Question

Ⅰ在催化劑作用下，CO₂和H₂可以制取甲醇．用工業(yè)廢氣中的CO₂可制取甲醇，其反應(yīng)為：CO₂+3H₂

催化劑  .

CH₃OH+H₂O 常溫常壓下已知下列反應(yīng)的能量變化如圖示：

寫出由二氧化碳和氫氣制備甲醇的熱化學(xué)方程式：

 

．
Ⅱ硼氫化鈉（NaBH₄）是有機(jī)合成中的重要還原劑．最新研究發(fā)現(xiàn)，以NaBH₄和H₂O₂為原料，NaOH溶液作電解質(zhì)溶液，可以設(shè)計成全液流電池，其工作原理如圖所示，假設(shè)電池工作前左右兩槽溶液的體積各為1L，回答下列問題：

（1）電極b為

 

（填“正極”或“負(fù)極”），電極a上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為

 

．
（2）電池工作時，Na⁺向

 

極（填“a”或“b”）移動，當(dāng)左槽產(chǎn)生0.0125mol BO₂^-離子時，右槽溶液pH=

 

（3）用該電池電解一定濃度的CuSO₄溶液至無色后繼續(xù)電解一段時間．?dāng)嚅_電路，向溶液中加入0.1mol Cu（OH）₂，溶液恢復(fù)到電解之前狀態(tài)，則電解過程中轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為

 

．

Answer 1

考點：化學(xué)電源新型電池,熱化學(xué)方程式,電解原理

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,電化學(xué)專題

分析：Ⅰ、分析圖象書寫熱化學(xué)方程式，結(jié)合蓋斯定律計算得到；
Ⅱ、以硼氫化合物NaBH₄（B元素的化合價為+3價）和H₂O₂作原料的燃料電池，電解質(zhì)溶液呈堿性，由工作原理裝置圖可知，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為BH₄^-+8OH^--8e^-=BO₂^-+6H₂O，正極H₂O₂發(fā)生還原反應(yīng)，得到電子被還原生成OH^-，電極反應(yīng)式為H₂O₂+2e^-=2OH^-，結(jié)合原電池的工作原理和電子守恒以及pH的計算來解答，若乙池溶液通電一段時間后，向所得的溶液中加入0.1mol的Cu（OH）₂后恰好恢復(fù)到電解前的濃度，則電解硫酸銅之后發(fā)生水的電解，以此來解答．

解答： 解：Ⅰ、圖象分析書寫熱化學(xué)方程式為：①CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41KJ/mol，②CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）△H=-91KJ/mol；依據(jù)蓋斯定律②-①得到：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（l）+H₂O（l）△H=-50KJ/mol，
故答案為：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（l）+H₂O（l）△H=-50KJ/mol；
Ⅱ．（1）根據(jù)圖示內(nèi)容，正極H₂O₂發(fā)生還原反應(yīng)，得到電子被還原生成OH^-，電極反應(yīng)式為H₂O₂+2e^-=2OH^-，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為BH₄^-+8OH^--8e^-=BO₂^-+6H₂O，故答案為：正；BH₄^-+8OH^--8e^-=BO₂^-+6H₂O；
（2）原電池工作時，陽離子向正極移動，陰離子向負(fù)極移動，則Na⁺從a極區(qū)移向b極區(qū)，根據(jù)電極反應(yīng)：BH₄^-+8OH^--8e^-=BO₂^-+6H₂O，當(dāng)左槽產(chǎn)生0.0125mol BO₂^-離子時，轉(zhuǎn)移電子是0.1mol，此時根據(jù)正極上電極反應(yīng)H₂O₂+2e^-=2OH^-，則生成氫氧根離子的物質(zhì)的量是0.1mol，則氫氧根離子濃度是0.1mol/L，所以pH=13，
故答案為：b；13；   
（3）乙池溶液通電一段時間后，向所得的溶液中加入0.1mol的Cu（OH）₂后恰好恢復(fù)到電解前的濃度，發(fā)生2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄、2H₂O

通電  .

2H₂↑+O₂↑，由Cu（OH）₂

△   .

CuO+H₂O，則轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為（0.1mol×2+0.1mol×2）×N_A=0.4N_A，故答案為：0.4N_A．

點評：本題考查電化學(xué)蓋斯定律的計算、原電池工作原理，涉及電極判斷與電極反應(yīng)式書寫等問題，做題時注意從氧化還原的角度判斷原電池的正負(fù)極以及電極方程式的書寫，本題中難點和易錯點為電極方程式的書寫．