Question

【題目】甲醛(HCHO)俗稱蟻醛,是一種重要的有機原料。

I.利用甲醇(CH3OH)制備甲醛

脫氫法:CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) △H1 = +92.09kJ/mol

氧化法:CH3OH(g) +1/2O2(g)=HCHO(g)+H2O(g) △H2

(1)已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3=-483.64 kJ/mol，則△H2=_______。

(2)與脫氫法相比,氧化法在熱力學上趨勢較大，其原因為_______________。

(3)圖1為甲醇制備甲醛反應的lg K(K為平衡常數(shù))隨溫度(T)的變化曲線。曲線____(填“a”或“b”)對應脫氫法,判斷依據(jù)為_________________。

II.甲醛的用途

(4)將甲醛水溶液與氨水混合蒸發(fā)可制得烏洛托品(結(jié)構(gòu)簡式如圖2)，該物質(zhì)在醫(yī)藥等工業(yè)中有廣泛用途。若原料完全反應生成烏洛托品,則甲醛與氨的物質(zhì)的量之比為_______。

(5)將甲醛水溶液與硫酸鎳(NiSO4)混合，可用于化學鍍鎳。若反應過程中有CO2產(chǎn)生，則該反應的離子方程式為____________________。

Ⅲ.甲醛的檢測

(6)室內(nèi)甲醛超標會危害人體健康，通過傳感器可以監(jiān)測空氣中甲醛的含量。一種燃料電池型甲醛氣體傳感器的原理如圖3所示，則b極的電極反應式為_________，當電路中轉(zhuǎn)移4×10-4 mol電子時，傳感器內(nèi)參加反應的HCHO為_______mg。

Answer 1

【答案】 -149.73kJ/mol 脫氫法的反應為吸熱反應，氧化法的反應為放熱反應，放熱反應在熱力學上趨勢較大。 b 脫氫、吸熱 3:2 2Ni2++HCHO+H2O=2Ni+CO2↑+4H+ O2+4e-+4H+=2H2O 3

【解析】（1）根據(jù)蓋斯定律，-4△H1+2△H2=△H3，則有△H2=（△H3+4△H1）/2=-149.73kJ/mol。

故答案為：-149.73kJ/mol；

（2）脫氫法的反應為吸熱反應，氧化法的反應為放熱反應，放熱反應在熱力學上趨勢較大。

故答案為：脫氫法的反應為吸熱反應，氧化法的反應為放熱反應，放熱反應在熱力學上趨勢較大。

（3）脫氫法的反應為吸熱反應，隨著溫度升高，平衡向右移動，平衡常數(shù)增大，故曲線b對應脫氫法。

故答案為：b；脫氫吸熱；

（4）每個烏洛托品分子中含有6個C原子，4個N原子，根據(jù)原子守恒可知，要形成1個烏洛托品分子，需要6個甲醛分子、4個氨氣分子，則需要甲醛和氨氣的分子個數(shù)之比為6∶4，即3∶2。分子數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比，所以甲醛與氨的物質(zhì)的量之比為3∶2。

故答案為：3∶2；

（5）將甲醛水溶液與硫酸鎳(NiSO4)混合，可用于化學鍍鎳，則甲醛與硫酸鎳發(fā)生氧化還原反應，析出Ni單質(zhì)，甲醛被氧化為CO2，Ni元素化合價由+2價降低到0價，甲醛中C元素由0價升高到+4價，NiSO4與HCHO的系數(shù)比為2∶1，根據(jù)化合價升降守恒配平得離子方程式為：2Ni2++HCHO+H2O=2Ni+CO2↑+4H+；

故答案為：2Ni2++HCHO+H2O=2Ni+CO2↑+4H+；

（6）HCHO轉(zhuǎn)化為CO2，C元素由0價升高到+4價，失去電子，被氧化，所以a為電池負極，b為正極。酸性環(huán)境下，O2作正極的電極反應為O2+4e-+4H+=2H2O；負極的電極反應為HCHO-4e-+H2O = CO2↑+4H+，每反應1molHCHO轉(zhuǎn)移4mol電子，當電路中轉(zhuǎn)移4×10-4mol電子時，參見反應的HCHO為1×10-4mol，質(zhì)量=30g/mol×1×10-4mol=3×10-3g=3mg。故答案為：O2+4e-+4H+=2H2O；3。

故答案為：O2+4e-+4H+=2H2O；3。