Question

2．I．已知H₂（g）、CO（g）和CH₃OH（l）的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱△H分別為-285.8kJ•mol^-1、-283.0kJ•mol^-1和-726.5kJ•mol^-1．則甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l）△H=-443.5kJ•mol^-1；
Ⅱ．如圖裝置所示，C、D、E、F都是惰性電極，甲、乙兩溶液的體積和物質(zhì)的量濃度都相同（假設(shè)通電前后溶液體積不變），A、B為外接直流電源的兩極．將直流電源接通后，F(xiàn)極附近呈紅色．
（1）A極是電源的正極．
（2）若甲、乙裝置中的C、D、E、F電極均只有一種單質(zhì)生成時(shí)，對(duì)應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1：2：2：2．
（3）現(xiàn)用丙裝置給銅件鍍銀，則H應(yīng)該是鍍件（填“鍍層金屬”或“鍍件”），電鍍液是硝酸銀溶液．當(dāng)乙中溶液的c（OH^-）=0.1mol/L（此時(shí)乙溶液體積為500mL），丙中鍍件上析出銀的質(zhì)量為5.4g，甲中溶液的c（H⁺）變大（填“變大”、“變小”或“不變”）．
（4）如圖甲裝置電解CuSO₄溶液一段時(shí)間后，向所得溶液中加入0.2mol Cu（OH）₂后，恰好使溶液恢復(fù)到電解前的濃度．則乙裝置中，若不考慮Cl₂的溶解及與堿的反應(yīng)，此裝置共產(chǎn)生氣體17.92L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．

Answer 1

分析 Ⅰ、根據(jù)CO和CH₃OH的燃燒熱先書寫熱方程式，再利用蓋斯定律來分析甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式；
Ⅱ、（1）將直流電源接通后，F(xiàn)極附近呈紅色，說明F電極為陰極，陰極上氫離子放電導(dǎo)致F電極附近呈堿性，則C、E、G為陽極，D、F、H為陰極，陰極連接原電池負(fù)極，甲中陽極上OH-放電，陰極上Cu²⁺放電；
（2）根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等進(jìn)行計(jì)算其物質(zhì)的量之比；
（3）電鍍裝置中，鍍層金屬必須做陽極，鍍件做陰極，各個(gè)電極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是相等的；
（4）依據(jù)電解池中電極反應(yīng)和電子守恒分析計(jì)算．

解答 解：Ⅰ、（2）由CO（g）和CH₃OH（l）的燃燒熱△H分別為-283.0kJ•mol^-1和-726.5kJ•mol^-1，則
①CO（g）+1/2O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ•mol^-1
②CH₃OH（l）+3/2O₂（g）=CO₂（g）+2 H₂O（l）△H=-726.5kJ•mol^-1
由蓋斯定律可知用②-①得反應(yīng)CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l），該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H=-726.5kJ•mol^-1-（-283.0kJ•mol^-1）=-443.5kJ•mol^-1，
故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l）△H=-443.5kJ•mol^-1；
Ⅱ、（1）將直流電源接通后，F(xiàn)極附近呈紅色，說明F電極為陰極，陰極上氫離子放電導(dǎo)致F電極附近呈堿性，則C、E、G為陽極，D、F、H為陰極，陰極連接原電池負(fù)極，所以B是原電池負(fù)極，A為正極，故答案為：正；
（2）C、D、E、F發(fā)生的反應(yīng)分別為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑、Cu²⁺+2e^-=Cu、2Cl^--2e^-=Cl₂↑、2H⁺+2e^-=H₂↑，串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子相等，假設(shè)都轉(zhuǎn)移4mol電子時(shí)，O₂、Cu、Cl₂、H₂的物質(zhì)的量分別是1mol、2mol、2mol、2mol，所以生成單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1：2：2：2，故答案為：1：2：2：2；
（3）電鍍裝置中，鍍層金屬必須做陽極，鍍件做陰極，所以H應(yīng)該是鍍件，電解質(zhì)溶液為硝酸銀溶液；當(dāng)乙中溶液的c（OH^-）=0.1mol/L（此時(shí)乙溶液體積為500mL）時(shí)，根據(jù)電極反應(yīng)2H⁺+2e^-═H₂↑，則放電的氫離子的物質(zhì)的量為：0.1mol/l×0.5L=0.05mol，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.05mol電子時(shí)，丙中鍍件上析出銀的質(zhì)量=108g/mol×0.05mol=5.4g，電解硫酸銅的過程中氫氧根減少，所以氫離子濃度增大，所以酸性增強(qiáng)，甲中溶液的氫離子濃度變大，故答案為：鍍件；硝酸銀；5.4g；變大；
（4）圖甲裝置電解CuSO₄溶液一段時(shí)間后，向所得溶液中加入0.2mol Cu（OH）₂后，恰好使溶液恢復(fù)到電解前的濃度．則乙裝置中，若不考慮Cl₂的溶解及與堿的反應(yīng)，甲裝置的電解方程式為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂SO₄+2Cu+O₂↑，乙中電解飽和食鹽水發(fā)生的離子方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
甲池溶液通電一段時(shí)間后，向所得的溶液中加入0.2mol的Cu（OH）₂后恰好恢復(fù)到電解前的濃度，發(fā)生2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄、2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，由Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$CuO+H₂O可知電解硫酸銅溶液時(shí)生成0.2molCu和0.2mol水被電解，則轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為0.4mol+0.4mol=0.8mol，甲裝置中電解硫酸銅轉(zhuǎn)移電子0.4mol，生成0.1mol氧氣，電解水中轉(zhuǎn)移電子0.4mol，生成氫氣0.2mol，氧氣0.1mol，乙裝置中每轉(zhuǎn)移0.8電子生成0.4mol氫氣和0.4mol氯氣，甲裝置中共產(chǎn)生氣體物質(zhì)的量為0.4mol，乙裝置產(chǎn)生氣體物質(zhì)的量共0.8mol，乙裝置生成氣體標(biāo)準(zhǔn)狀況體積為0.8mol×22.4L/mol=17.92L，
故答案為：17.92．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生有關(guān)電解池的工作原理知識(shí)，綜合性很強(qiáng)，難度較大，要求學(xué)生熟記教材知識(shí)，學(xué)以致用，明確原原電池和電解池的工作原理是解題關(guān)鍵，難度中等．