Question

(1)工业上可利用CO₂和H₂生成甲醇，热化学方程式如下：

CO₂(g)+3H₂(g)CH3OH(g)+H₂O(g)   △H=Q₁kJ·mol^-1

又查资料得知：①CH₃OH(l)+1/2O₂(g)CO₂(g)+H₂(g)   △H=Q₂kJ·mol^-1

②H₂O(g)= H₂O(I)   △H=Q₃kJ·mol^-1

则表示甲醇的燃烧热的热化学方程式为________________。

某同学设计了一个甲醇燃料电池，并用该电池电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO₄混合溶液，其装置如图：

(2)写出甲中通入甲醇这一极的电极反应式_______________________。 

(3)理论上乙中两极所得气体的体积随时间变化的关系如图所示（已换算成标准状况下的体积），写出在t₁后，石墨电极上的电极反应式___________，原混合溶液中NaCl的物质的量浓度为_______mol/L。（设溶液体积不变）

(4)当向上述甲装置中通入标况下的氧气336mL时，理论上在铁电极上可析出铜的质量为_________g。

(5)已知草酸H₂C₂O₄为弱酸。

①常温下，下列事实能说明草酸是弱电解质的是____________。

A.向草酸钠溶液加酚酞，溶液变红

B.取一定量草酸溶液加水稀释至10倍，PH变化小于1

C.草酸能使酸性KMnO₄溶液褪色

D.取相同PH的草酸溶液和盐酸，分别加入足量的大小、形状相同的镁条，草酸溶液反应速度快

②常温下，0.1mol·L^-1的草酸溶液与pH=13的NaOH溶液等体积混合，所得溶液的pH为6，则c(HC₂O₄^-)+2c(C₂O₄^2-)=________________。（用准确的数学表达式表示）

Answer

CH3OH(l)+3/2O2(g) ═CO2(g)+2H2O(l) ΔH=(2Q1 +3Q2+2Q3) kJ·mol-1 CH3OH-6e−+8OH−═CO32−+6H2O 4OH−−4e−═O2↑+2H2O 0.1 1.28 ABD 0.05+ 10-6−10-8

【解析】试题分析：(1)根据盖斯定律计算焓变；(2)通入甲醇的一极为负极，甲醇失电子被氧化生成碳酸钾和水；(3)阴极依次发生的电极反应为 、 ，阳极依次发生 、 ；

(4)根据得失电子守恒计算析出铜的质量；(5)根据弱酸部分电离，溶液中存在电离平衡分析。

②常温下，0.1mol·L-1的草酸溶液与pH=13的NaOH溶液浓度相同，等体积混合恰好生成草酸氢钠。

解析：(1)

①CH3OH(l)+1/2O2(g) CO2(g)+H2(g) △H=Q2kJ·mol-1

②H2O(g)= H2O(I) △H=Q3kJ·mol-1

③CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=Q1kJ·mol-1，根据盖斯定律3×①＋2×③＋2×②得CH3OH(l)+3/2O2(g) ═CO2(g)+2H2O(l) ΔH=(2Q1 +3Q2+2Q3) kJ·mol-1；(2)通入甲醇的一极为负极，甲醇失电子被氧化生成碳酸钾和水，负极反应为CH3OH-6e−+8OH−═CO32−+6H2O ；(3)阴极依次发生的电极反应为 、 ，阳极依次发生 、 ；石墨是阳极，Ⅱ是阳极反应曲线；铁是阴极，Ⅰ是阴极反应曲线；根据图像，在t1后，石墨电极上是氢氧根离子放电，电极反应式4OH−−4e−═O2↑+2H2O；根据图像，生成氯气的体积为224mL(0.01mol)，原混合溶液中NaCl的物质的量浓度为0.01mol×2÷0.2L=0.1 mol/L；(4)当向甲装置中通入标况下的氧气336mL时，转移电子的物质的量为 ，根据图示，阴极发生反应时，阳极生共成0.1mol氯气、0.05mol氧气，共转移电子0.04mol，所以共生成0.02mol铜，质量为1.28g。(5) ①A.向草酸钠溶液加酚酞，溶液变红，说明醋酸根水解，故A正确；

B.取一定量草酸溶液加水稀释至10倍，PH变化小于1，说明草酸电离平衡正向移动，故B正确；

C.草酸能使酸性KMnO4溶液褪色，说明草酸具有还原性，故C错误；

D.取相同PH的草酸溶液和盐酸，分别加入足量的大小、形状相同的镁条，草酸溶液反应速度快，说明草酸溶液中电离平衡正向移动，故D正确；

②常温下，0.1mol·L-1的草酸溶液与pH=13的NaOH溶液浓度相同，等体积混合恰好生成草酸氢钠，溶液的pH为6，根据物料守c(Na+)=0.05mol/L，恒根据电荷守恒，则

c(HC2O4-)+2c(C2O42)+ c(OH-)= c(Na+)+ c(H+)，c(HC2O4-)+2c(C2O42) = c(Na+)+ c(H+)－ c(OH-)=0.05+ 10-6−10-8；

点睛：常温下，0.1mol·L-1的草酸溶液与pH=13的NaOH溶液等体积混合，由于溶液体积变为原来2倍，所得溶液中c(Na+)=0.05mol/L。