(2012•青岛一模)碳和氮的许多化合物在工农业生产和生活中有重要的作用.

(2012•青岛一模)碳和氮的许多化合物在工农业生产和生活中有重要的作用.
(1)用CO2和H2合成CH3OH具有重要意义,既可以解决环境问题,还可解决能源危机.
已知:CH3OH(l)+[3/2]O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-725.5kJ•mol-1
2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-565.6kJ•mol-1
请写出工业上用CO2和H2合成CH3OH(l)的热化学方程式:______;
(2)一种新型燃料电池,一极通入空气,一极通入CH3OH(g),电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2-.则在该熔融电解质中,O2-向______( 填“正”或“负”)极移动,电池负极电极反应为:______;
(3)如图是一个电化学装置示意图.用CH3OH-空气燃料电池做此装置的电源.如果A是铂电极,B是石墨电极,C是CuSO4 溶液,通电一段时间后,向所得溶液中加入8g CuO固体后恰好可使溶液恢复到电解前的浓度和pH.则电解过程中收集到标准状况下的气体体积为______;
(4)常温下0.01mol•L-1 的氨水中=1×10-6,则该溶液的pH为______,溶液中的溶质电离出的阳离子浓度约为______;将 pH=4的盐酸溶液V1 L与 0.01mol•L-1 氨水V2 L混合,若混合溶液pH=7,则V1 和V2 的关系为:V1______ V2 (填“>”、“<”或“=”).
hdmyh 1年前 已收到1个回答 举报

海底管虫 幼苗

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解题思路:(1)利用盖斯定律计算反应热,并书写热化学方程式;
(2)乙醇燃料电池负极发生氧化反应,电池工作时,阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,注意电解质离子的种类;
(3)用CH3OH-空气燃料电池做此装置的电源.电解硫酸铜溶液时,阳极上氢氧根离子放电,阴极上铜离子放电;根据原子守恒计算氧气的体积;
(4)根据KW计算出氢离子浓度,再计算pH;一水合氨中c(NH4+)=c(OH-);根据盐酸和氨水浓度确定二者体积关系.

(1)①CH3OH(l)+[3/2]O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-725.5kJ•mol-1
②2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-565.6kJ•mol-1
根据盖斯定律,②×[3/2]-①得:CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(l)+H2O(l)
所以△H=[3/2]×(-565.6KJ/mol)-(-725.5kJ/mol)=-122.9KJ/mol,
故答案为:CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(l)+H2O(l)△H=-122.9KJ/mol;
(2)电池工作时,阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,甲醇燃料电池负极发生氧化反应,电极负极发生的反应是CH3OH-6e-+3O2-=CO2+2H2O,
故答案为:负;CH3OH-6e-+3O2-=CO2+2H2O;
(3)用CH3OH-空气燃料电池做此装置的电源,电解硫酸铜溶液时,阳极上氢氧根离子放电,阴极上铜离子放电而析出铜,阳极上电极反应式为:4OH--4e-=O2↑+2H2O,向溶液中加入8gCuO固体后可使溶液恢复到电解前的浓度,则阳极上析出氧气的质量等于氧化铜中氧原子的质量,根据原子守恒知,氧气的体积=[8g/80g/mol×
1
2×22.4L/mol=1.12L,故答案为:1.12L;
(4)因
c(H+)
c(OH−)]=10-6,Kw=c(H+)•c(OH-)=10-14,解得c(H+)=10-10,c(OH-)=10-4,pH=-lgc(H+)=10,一水合氨电离方程式为:NH3.H2O=NH4++OH-
故阳离子浓度为c(NH4+)=c(OH-)=10-4;pH=4盐酸浓度为10-4,而一水合氨浓度为0.01,故两者混合呈中性,则消耗一水合氨体积要远小于盐酸体积,
故答案为:10,10-4 mol•L-1;>.

点评:
本题考点: 用盖斯定律进行有关反应热的计算;化学电源新型电池;酸碱混合时的定性判断及有关ph的计算.

考点点评: 本题考查了用盖斯定律计算反应热、电化学原理、pH计算、弱电解质的电离等知识,难度中等,在电化学计算中要巧用守恒法解题.

1年前

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