Question

現(xiàn)已確認(rèn)，CO、SO₂和NO_x的排放是造成大氣污染的重要原因．
（1）用CO₂和氫氣合成CH₃OH具有重要意義，既可以解決環(huán)境問(wèn)題，還可解決能源危機(jī)．已知CH₃OH具有重要意義，既可以解決環(huán)境問(wèn)題，還可解決能源危機(jī)．已知CH₃OH、H₂的燃燒熱分別為-726.5kJ/mol、-285.8kJ/mol，寫(xiě)出工業(yè)上用CO₂和H₂合成CH₃OH的熱化學(xué)方程式：______．
（2）用鉑作電極，一極通入空氣，一極通入CH₃OH（l），與KOH溶液可組成燃料電池，其負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)_____．溶液中的陰離子向______極定向移動(dòng)．
（3）如圖是一個(gè)電化學(xué)裝置示意圖，用CH₃OH-空氣燃料電池作此裝置的電源．
①如果A為粗銅，B為純銅，C為CuSO₄溶液．該原理的工業(yè)生產(chǎn)意義是______．
②如果A是鉑電極，B是石墨電極，C是AgNO₃溶液．通電后，若B極增重10.8g，該燃料電池理論上消耗______mol甲醇．（計(jì)算
結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（4）常溫下向1L、0.2mol/L NaOH溶液中通入4.48L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的SO₂（忽略混合后溶液體積的變化），若測(cè)得溶液的pH＜7，則溶液中c（SO₃^2-）_______c（H₂SO₃）（填“＞”、“＜”、或“=”）．有關(guān)該溶液中離子濃度關(guān)系的判斷正確的是______（填字母編號(hào)）．
A．c（SO₃^2-）十c（OH^-）+c（HSO₃^-）=c（Na⁺）+c（H⁺）
B．c（H₂SO₃）+c（HSO₃^-）+c（SO₃^2-）=0.2mol/L
C．c（H₂SO₃）+c（H⁺）=c（SO₃^2-）十c（OH^-）
D．c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（OH^-）

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)甲醇和氫氣的燃燒熱書(shū)寫(xiě)其熱化學(xué)方程式，根據(jù)蓋斯定律計(jì)算CO₂和H₂合成CH₃OH的焓變，進(jìn)而書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式；
（2）在燃料電池中，負(fù)極上是燃料失電子的反應(yīng)，電解質(zhì)的陰離子向負(fù)極移動(dòng)；
（3）①陽(yáng)極為粗銅，陰極為純銅，電解質(zhì)為CuSO₄溶液的電解池可以實(shí)現(xiàn)粗銅中金屬銅的精煉；
②根據(jù)電解原理和電極反應(yīng)結(jié)合電子守恒定律來(lái)計(jì)算；
（4）根據(jù)氫氧化鈉和二氧化硫的反應(yīng)情況來(lái)確定生成物的量，根據(jù)電荷守恒、物料守恒和質(zhì)子守恒來(lái)判斷離子間濃度的大小關(guān)系．
解答：解：（1）甲醇和氫氣的燃燒熱書(shū)寫(xiě)其熱化學(xué)方程式分別為：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l），△H₁=-1453kJ/mol；
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l），△H₂=-571.6KJ/mol，
根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（l）+H₂O（l）
可以看成是方程式×②-①×，所以△H=×（-571.6KJ/mol）-（-1453kJ/mol）×=-130.9KJ/mol，
故答案為：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（l）+H₂O（l），△H=-130.9KJ/mol；
（2）在甲醇燃料電池中，負(fù)極上是燃料甲醇失電子的反應(yīng)，當(dāng)電解質(zhì)是KOH溶液時(shí)，
電極反應(yīng)為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=6H₂O+CO₃^2-，電解質(zhì)中的陰離子向負(fù)極移動(dòng)，
故答案為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=6H₂O+CO₃^2-；負(fù)；
（3）①如果陽(yáng)極為粗銅，陰極為純銅，電解質(zhì)為CuSO₄溶液的電解池可以實(shí)現(xiàn)粗銅中金屬銅的精煉，即電解精煉金屬銅，故答案為：精煉粗銅；
②A是鉑電極，B是石墨電極，C是AgNO₃溶液．通電后，B極上的電極反應(yīng)為：Ag⁺+e^-=Ag，當(dāng)質(zhì)量增重10.8g時(shí)，轉(zhuǎn)移電子0.1mol，根據(jù)甲醇燃料電池的總反應(yīng)式：2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l），可知當(dāng)轉(zhuǎn)移12mol電子時(shí)，消耗甲醇的物質(zhì)的量為2mol，所以當(dāng)轉(zhuǎn)移0.1mol電子時(shí)，消耗甲醇的物質(zhì)的量為0.017mol，
故答案為：0.017；
（4）常溫下向1L、0.2mol/L NaOH溶液中通入4.48L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的SO₂（忽略混合后溶液體積的變化）時(shí)，所得的溶液為0.2mol/L的亞硫酸氫鈉，溶液顯酸性，說(shuō)明亞硫酸氫根的電離程度大于水解程度，A、根據(jù)電荷守恒得：2c（SO₃^2-）十c（OH^-）+c（HSO₃^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），故A錯(cuò)誤；
B．根據(jù)物料守恒得：c（H₂SO₃）+c（HSO₃^-）+c（SO₃^2-）=0.2mol/L，故B正確；
C．根據(jù)質(zhì)子守恒得：c（H₂SO₃）+c（H⁺）=c（SO₃^2-）十c（OH^-），故C正確；
D．溶液中的離子濃度大小關(guān)系為：c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（OH^-），故D錯(cuò)誤．
故選BC．
點(diǎn)評(píng)：本題是一道綜合知識(shí)題目，考查的角度廣，要求學(xué)生具有分析和解決問(wèn)題的能力，難度較大．