Question

【題目】能量是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，我國目前使用的能源主要是化石燃料。

（1）已知：C(s)+O2(g)=CO2(g)；ΔH＝－437.3 kJ·mol－1

H2(g)+O2(g)=H2O(g)；ΔH＝－285.8 kJ·mol－1

CO(g)+O2(g)=CO2(g)；ΔH＝－283.0 kJ·mol－1

則煤氣化反應(yīng)C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)的焓變ΔH＝________kJ·mol－1。

（2）熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視。可用熔融的碳酸鹽作電解質(zhì)。向負(fù)極充入燃料氣CH4，用空氣與 CO2 的混合氣作為正極的助燃?xì)猓�以石墨為電極材料，制得燃料電池。工作過程中, CO32-移向_________極(填“正”或“負(fù)”) ，已知 CH4 發(fā)生的電極反應(yīng)式為 CH4 + 4CO32-―8e-＝ 5CO2+2H2O，則另一極的電極反應(yīng)方程式為：

（3）利用上述燃料電池，按下圖所示裝置進(jìn)行電解，A、B、C、D 均為鉑電極，

A．甲槽中有200ml一定濃度的NaCl與C uSO4混合溶液，理論上兩極所得氣體的體積隨時間變化的關(guān)系入上圖所示(氣體體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積)，(電解前后溶液的體積變化關(guān)系忽略不計)

①原混合溶液NaCl的物質(zhì)的量濃度 mol/L， CuSO4的物質(zhì)的量濃度 mol/L。

②t2時所得溶液的pH=___________

B．乙槽CuSO4 溶液200ml。乙槽內(nèi)電解的總化學(xué)方程式________________；

①當(dāng) C 極析出 0.64g 物質(zhì)時，乙杯溶液中生成的硫酸為_________mol。電解后，若使乙池內(nèi)的溶液完全復(fù)原，可向乙池中加入_____________(選填字母標(biāo)號)

A．Cu(OH)2 B．CuO C．CuCO3 D．Cu2(OH)2CO3

②若通電一段時間后，向所得的乙杯溶液中加入 0.2mol 的 Cu(OH)2 才能恰好恢復(fù)到電解前的濃度，則電解過程中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為______________。

Answer 1

【答案】

（1）+131.5；

（2）負(fù)；O2+CO2+4e－=CO32-

（3）A、①0.1；0.1 ②1；

B、2Cu2++2H2O=2Cu+O2+4H+;①0.01；BC ②0.8NA

【解析】

試題分析：（1）①C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-437.3kJmol-1，②H2(g)+O2(g)═H2O(g)△H=-285.8kJmol-1，③CO(g)+O2(g)═CO2(g)△H=-283.0kJmol-1，依據(jù)蓋斯定律計算，①-②-③得到固態(tài)碳與水蒸汽反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式是：C(s)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H=-131.5kJmol-1；故答案為：-131.5kJmol-1；

（2）甲烷燃料電池中，負(fù)極上甲烷被氧化，電極方程式為CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O，正極發(fā)生的反應(yīng)是氧氣得電子的過程，電極反應(yīng)為：O2+2CO2+4e-=2CO32-，生成的CO32-向負(fù)極移動，故答案為：負(fù)；O2+CO2+4e－=CO32-；

（3）A、電解200mL一定濃度的NaCl與CuSO4混合溶液，陽極發(fā)生2Cl--2e-=Cl2↑、4OH--4e-=O2↑+2H2O，陰極發(fā)生Cu2++2e-=Cu、2H++2e-=H2↑，結(jié)合圖可知，Ⅰ為陰極氣體體積與時間的關(guān)系，Ⅱ為陽極氣體體積與時間的關(guān)系。

①由圖可知，產(chǎn)生氯氣為224mL，則由2Cl--2e-=Cl2↑可知，n(NaCl)=×2=0.02mol，所以c(NaCl)==0.1mol/L，由t2時生成氧氣為112mL，n(O2)==0.005mol，則共轉(zhuǎn)移電子為0.02mol+0.005mol×4=0.04mol，根據(jù)電子守恒及Cu2++2e-=Cu可知，n(CuSO4)==0.02mol，所以c(CuSO4)==0.1mol/L，故答案為：0.1；0.1；

②由t2時4OH--4e-=O2↑+2H2O～4H+，n(H+)=0.005mol×4=0.02mol，則溶液的c(H+)==0.1mol/L，因此pH=-lg c(H+)=-lg0.1=1，故答案為：1；

B、乙燒杯電解硫酸銅溶液，石墨為陽極，電極反應(yīng)為4OH--4e-═O2↑+H2O，Cu為陰極，電極反應(yīng)為Cu2++2e-═Cu，電解的總反應(yīng)為2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，故答案為：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4；

①取出Cu電極，洗滌、干燥、稱量、電極增重0.64g，則生成Cu的物質(zhì)的量為=0.01mol，轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為0.01mol×2=0.02mol，陽極反應(yīng)的氫氧根離子的物質(zhì)的量為0.2mol，生成的硫酸為0.1mol，根據(jù)電極方程式，電解過程中損失的元素有銅和氧，A、多加了H元素，錯誤；B、能夠補(bǔ)充銅和氧元素，正確；C、CuCO3與硫酸反應(yīng)放出二氧化碳，相當(dāng)于加入了氧化銅，正確；D．Cu2(OH)2CO3多加了H元素，錯誤；故選BC；

②加入0.2 mol Cu(OH)2后恰好恢復(fù)到電解前的濃度，Cu(OH)2從組成上可看成CuOH2O，根據(jù)“析出什么加入什么”的原則知，析出的物質(zhì)是氧化銅和水，則陰極上析出氫氣和銅，生成0.2mol銅轉(zhuǎn)移電子個數(shù)=0.2mol×2 =0.4mol，根據(jù)原子守恒知，生成0.2mol水需要0.2mol氫氣，生成0.2mol氫氣轉(zhuǎn)移電子的個數(shù)=0.2mol×2 =0.4mol，所以電解過程中共轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.8mol，數(shù)目為0.8NA，故答案為：0.8NA。