Question

13．能短缺是人類社會(huì)面臨的重大問(wèn)題，世界各國(guó)都在努力尋找新能，探求綠色能的開發(fā)．甲醇是一種可再生能，是一種污染性較小，熱值較大的能，因而具有廣泛的開發(fā)價(jià)值和良好的應(yīng)用前景．
（1）工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇：
反應(yīng)I：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），△H₁
反應(yīng)Ⅱ：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），△H₂
①上述反應(yīng)符合“原子經(jīng)濟(jì)”原則的是Ⅰ（填“I’’或“Ⅱ”）．
②反應(yīng)I△H₁＜0（填“＞”、“=”或“＜”），說(shuō)明生成物的總能量一定＜（填“＞”、“=”或“＜”）應(yīng)物的總能量．
③反應(yīng)Ⅱ‘反應(yīng)歷程如圖1，回答下列問(wèn)題；在反應(yīng)體系中加入催化劑，反應(yīng)速率增大，E₁、E₂和△H₂的變化是：E₁，減小、E₂減小、△H₂不變（填“增大”“減小”“不變”）．
（2）最新研制的一種新型甲醇（CH₃OH）電池示意圖如圖2，電池的兩極分別充人甲醇和氧氣（池內(nèi)為酸性介質(zhì)）．
（3）則電池工作時(shí)b（填a或b）為正極，
（4）a極的電極反應(yīng)式為CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺．

Answer 1

分析 （1）①“原子經(jīng)濟(jì)”是指在化學(xué)品合成過(guò)程中，所用的所有原材料盡可能多的轉(zhuǎn)化到最終產(chǎn)物中；
②反應(yīng)I△H₁＜0，說(shuō)明反應(yīng)是放熱反應(yīng)，結(jié)合能量守恒判斷能量大小；
③根據(jù)催化劑的作用分析，催化劑改變反應(yīng)速率，降低反應(yīng)的活化能，不改變化學(xué)平衡，反應(yīng)焓變和起始和終了物質(zhì)能量有關(guān)，與變化過(guò)程無(wú)關(guān)；
（3）電解池與電源正極相連的為陽(yáng)極，與電源負(fù)極相連的為電解池的陰極；
（4）根據(jù)甲醇燃料電池的原理分析，燃料在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，酸性介質(zhì)中生成水．

解答 解：（1）①“原子經(jīng)濟(jì)”是指在化學(xué)品合成過(guò)程中，所用的所有原材料盡可能多的轉(zhuǎn)化到最終產(chǎn)物中，分析反應(yīng)可知，反應(yīng)Ⅰ符合“原子經(jīng)濟(jì)”，
故答案為：Ⅰ；
②反應(yīng)Ⅰ△H₁＜0，說(shuō)明反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則生成物的總能量一定小于反應(yīng)物的總能量，
故答案為：＜；
③在反應(yīng)體系中加入催化劑，反應(yīng)速率增大，降低了活化能，E₁、E₂都減小，反應(yīng)焓變和起始和終了物質(zhì)能量有關(guān)，與變化過(guò)程無(wú)關(guān)反應(yīng)熱不變，
故答案為：減�。粶p��；不變；
（3）甲醇電池中，通入氧氣的b電極為正極，通入甲醇的一極為負(fù)極，
故答案為：b；
（4）在酸性介質(zhì)下，甲醇放電生成CO₂，電極方程式為：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺；
故答案為：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了反應(yīng)熱、化學(xué)平衡影響因素、催化劑原理及燃料電池等，難度不大，注意掌握電解池和原電池原理的應(yīng)用．