Question

（14分）碳和氮的許多化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中有重要的作用。
（1）用CO₂ 和H₂ 合成CH₃OH具有重要意義，既可以解決環(huán)境問題，還可解決能源危機。已知： + =  + 2△H = －725.5 kJ·mol^－1
2H₂ (g)+O₂(g) = 2H₂O(l) △H = －565.6 kJ·mol^－1，
請寫出工業(yè)上用CO₂ 和H₂ 合成CH₃OH(l)的熱化學方程式：                 ；
（2）一種新型燃料電池，一極通入空氣，一極通入CH₃OH(g)，電解質是摻雜氧化釔（Y₂O₃）的氧化鋯（ZrO₂）晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導O^2－。則在該熔融電解質中，O^2－向  （填“正”或“負”)極移動，電池負極電極反應為：            　　　     ；
（3）如圖是一個電化學裝置示意圖。用CH₃OH－空氣燃料電池做此裝置的電源。如果A是鉑電極，B是石墨電極，C是CuSO₄溶液，通電一段時間后，向所得溶液中加入8 g CuO固體后恰好可使溶液恢復到電解前的濃度和pH．則電解過程中收集到標準狀況下的氣體體積為       ；

（4）常溫下0.01 mol·L^－1的氨水中 = 1×10^{－ 6} ，則該溶液的pH為____，溶液中的溶質電離出的陽離子濃度約為    ；將 pH = 4的鹽酸溶液V₁ L與 0.01 mol·L^－1氨水V₂ L混合，若混合溶液pH = 7，則V₁和V₂的關系為：V₁       V₂（填“>”、“<”或“=”）。

Answer 1

（1）CO₂(g) + 3H₂(g)＝CH₃OH(l) + H₂O(l) △H＝－122.9 kJ·mol^－1（2分）
（2）負（2分），CH₃OH－6e^－+3O^2－＝CO₂ + 2H₂O（2分）　
（3）1.12 L（2分）
（4）10，10^－4 mol·L^－1　； >  （每空2分）

（1）寫出反應方程式：CO₂(g)+3H₂(g)=CH₃OH(l)+H₂O(l)，再根據(jù)蓋斯定律有目標方程式等于②×-①，故ΔH=×(-565.5)-(725.5)=-122.75 KJ/mol；（2）在原電池中陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，燃料做負極，故負極反應為：CH₃OH－6e^－+3O^2－＝CO₂ + 2H₂O；（3）電解后加入CuO能恢復到原來狀態(tài)，說明生成物為Cu和O₂，8gCuO為0.1mol，故生成0.05mol氧氣，標況下體積為1.12L；（4）===10^-6，故c(H⁺)=10^-10mol/L，pH=10，c(HCl)<c(NH₃·H₂O)，現(xiàn)要呈中性，故有V₁>V₂。