Question

【題目】參考如圖和有關要求回答問題：
（1）甲醇質子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉化為氫氣的一種原理是CH3OH（g）和H2O（g）反應生成CO2和H2 ． 圖1是該過程中能量變化示意圖，若在反應體系中加入催化劑，反應速率增大，正反應活化能 a的變化是（填“增大”、“減小”、“不變”），反應熱△H的變化是（填“增大”、“減小”、“不變”）．
（2）以CH3OH燃料電池為電源電解法制取ClO2 ． 二氧化氯（ClO2）為一種黃綠色氣體，是國際上公認的高效、廣譜、快速、安全的殺菌消毒劑． ①CH3OH燃料電池放電過程中，通入O2的電極附近溶液的pH（填“增大”、“減小”、“不變”）．負極反應式為 ．
②圖2中電解池用石墨作電極，在一定條件下電解飽和食鹽水制取 ClO2 ． 陽極產生 ClO2的反應式為 ．
③電解一段時間，從陰極處收集到的氣體比陽極處收集到氣體多 6.72L時（標準狀況，忽略生成的氣體溶解），停止電解，通過陽離子交換膜的陽離子為mol．
（3）圖2中電解池改為用石墨作電極，在一定條件下電解0.05molL﹣1的硫酸銅溶液200mL，當兩極產生的氣體體積相同時， ①發生電解的總反應方程式為
②若電解后溶液的體積還是200mL，溶液的pH=
③電解后加入下列固體物質可使溶液恢復到電解前
A CuO B Cu （OH）2C CuCO3D CuSO4 ．

Answer 1

【答案】
（1）減小；不變
（2）增大；CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O；Cl﹣﹣5e﹣+2H2O=4H++ClO2↑；1
（3）2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑；1；B
【解析】解：（1）催化劑降低反應的活化能，加快反應速率，即a減小，但催化劑不能改變活化能，即反應熱△H不變，反應能量圖中生成物的總能量大于反應物的總能量，則為吸熱反應，由圖可知，1mol 甲醇和1mol 水蒸氣反應生成CO2和氫氣吸收的熱量為（a﹣b）kJ，反應熱化學方程式為：CH3OH（g）+H2O（g）=CO2（g）+3H2（g）△H=+（a﹣b）kJ/mol， 所以答案是：減小；不變；CH3OH（g）+H2O（g）=CO2（g）+3H2（g）△H=+（a﹣b）kJ/mol；（2）①CH3OH燃料電池放電過程中，通入O2的電極是正極，氧氣得到電子轉化為氫氧根，則附近溶液的pH增大，
所以答案是：增大；
②電解池中陽極失去電子，則陽極氯離子放電，產生ClO2的反應式為：Cl﹣﹣5e﹣+2H2O=4H++ClO2↑，
所以答案是：Cl﹣﹣5e﹣+2H2O=4H++ClO2↑；
③電解一段時間，從陰極處收集到的氣體比陽極處收集到氣體多 6.72L時（標準狀況，忽略生成的氣體溶解），多出的氣體是氫氣，物質的量= =0.3mol，設陽極產生的氣體是xmol，則根據電子得失守恒可知5x=（0.3+x）×2，解得x=0.2，即轉移1mol電子，鈉離子通過陽離子交換膜，所以通過陽離子交換膜的陽離子為1mol，
所以答案是：1；（3）①電解總反應式為2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑，所以答案是：2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑；
②電解硫酸銅溶液0.01mol，陰極上發生反應：Cu2++2e﹣═Cu，2H++2e﹣═H2↑，0.01mol銅離子得電子轉移0.02mol電子，若產生224mL即0.01mol氣體，轉移電子是0.022mol，共0.04mol電子轉移，陽極上發生反應4OH﹣﹣4e﹣═2H2O+O2↑，產生相同氣體，若為224mL即0.01mol氣體，轉移電子的物質的量是0.04mol，根據反應式：2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑，當生成0.01mol銅，生成硫酸是0.01mol，所以氫離子濃度是 =0.1mol/L，所以pH=1；所以答案是：1；
③電解過程中少什么加什么，少多少加多少，根反應式：陰極上發生反應：Cu2++2e﹣═Cu，2H++2e﹣═H2↑，陽極上發生反應4OH﹣﹣4e﹣═2H2O+O2↑，析出了銅，跑掉了氧氣和氫氣，故選B．
【考點精析】掌握反應熱和焓變是解答本題的根本，需要知道在化學反應中放出或吸收的熱量，通常叫反應熱．