Question

（2012?通州區(qū)一模）為倡導“節(jié)能減排”和“低碳經濟”，降低大氣中CO₂的含量及有效地開發(fā)利用CO₂，科學家正在研究如何將CO₂轉化為可利用的資源．目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂來生產燃料甲醇．一定條件下發(fā)生反應：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），
（1）圖1表示該反應過程中能量變化，則該反應為

放熱

反應（填“吸熱”或“放熱”），判斷依據是

反應物的總能量高于生成物的總能量

；
（2）某實驗小組依據甲醇燃燒的反應原理，設計如圖2所示的電池裝置．
①該電池正極的電極反應式為：

O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-

；
②工作一段時間后，測得溶液的pH減小，該電池總反應的化學方程式為：

2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O

；
（3）已知在常溫常壓下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式：

CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8kJ∕mol

；
（4）為了消除污染，在一定條件下，向含有甲醇的廢水中加入一定量的稀硝酸，會有N₂等物質生成．若參加反應的氧化劑和還原劑的物質的量之比為6：5，寫出該反應的化學方程式

5CH₃OH+6HNO₃=3N₂↑+5CO₂↑+13H₂O

；在此反應過程中若消耗32g 甲醇，將轉移

6

mol 電子．

Answer 1

分析：（1）由圖1可知，反應物的總能量高于生成物的總能量，故該反應為放熱反應；
（2）①原電池正極發(fā)生還原反應，氧氣在正極放電，堿性條件下生成氫氧根離子；
②該原電池實質為甲醇燃燒生成二氧化碳與水，二氧化碳在與氫氧化鉀反應生成碳酸鉀與水，據此書寫；
（3）根據蓋斯定律，由于已知熱化學方程式乘以適當的系數進行加減構造目標熱化學方程式，反應熱也乘以相應的系數，進行相應的計算；
（4）反應中硝酸為氧化劑，甲醇為還原劑，根據電子轉移守恒，計算C元素在氧化產物的化合價，據此判斷氧化產物，書寫方程式，根據n=

m

M

計算甲醇的物質的量，結合C元素化合價變化計算轉移電子的物質的量．

解答：解：（1）由圖1可知，反應物的總能量高于生成物的總能量，故該反應為放熱反應，故答案為：放熱；反應物的總能量高于生成物的總能量；
（2）①原電池正極發(fā)生還原反應，氧氣在正極放電，堿性條件下生成氫氧根離子，電極反應式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
②該原電池實質為甲醇燃燒生成二氧化碳與水，二氧化碳在與氫氧化鉀反應生成碳酸鉀與水，該原電池總的反應式為：2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O，
故答案為：2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O；
（3）已知：①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
由蓋斯定律，①-②+③×4得2CH₃OH（l）+2O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l），故△H=-1275.6kJ∕mol-（-566.0kJ/mol）+（-44.0kJ/mol）×4=-885.6 kJ∕mol，
故CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8 kJ∕mol，
故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8 kJ∕mol；
（4）反應中硝酸為氧化劑，甲醇為還原劑，根據電子轉移守恒，令C元素在氧化產物的化合價為a，則：
6×5=5×[a-（-2）]，解得a=4，故氧化產物為CO₂，反應方程式為：5CH₃OH+6HNO₃=3N₂↑+5CO₂↑+13H₂O，
甲醇的物質的量為

32g

32g/mol

=1mol，反應C元素化合價由-2價升高為+4，故轉移電子的物質的量為1mol×[4-（-2）]=6mol，
故答案為：5CH₃OH+6HNO₃=3N₂↑+5CO₂↑+13H₂O；6；

點評：本題考查熱化學反應方程式的書寫、原電池、氧化還原反應的有關計算等，難度中等，（4）中注意利用電子轉移守恒判斷氧化產物．