Question

6．I．甲醇是一種可再生能源，具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景，研究甲醇具有重要意義．工業(yè)上可用CO₂和H₂制取甲醇，已知下列反應(yīng)的能量變化圖：

則由二氧化碳和氫氣制備甲醇的熱化學(xué)方程式為CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（l）+H₂O（l）△H=-50KJ/mol
II．如圖所示的四個(gè)容器中分別盛有不同的溶液，其中c、d、e、g、h為石墨電極，f為Fe棒．甲為磷酸鐵鋰動(dòng)力電池是一種高效長(zhǎng)壽命的二次電池，其工作原理為：
C₆Li+FePO₄ $?_{充電}^{放電}$C₆Li_（1-x）+xLiFePO₄+（1-x）FePO₄
閉合K發(fā)現(xiàn)g電極附近的溶液先變紅，20min后，將K斷開，此時(shí)c、d兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同，據(jù)此回答：

（1）a為電池正極（填正或負(fù)），其發(fā)生的電極反應(yīng)方程式為：xLi⁺+xFePO₄+xe^-═xLiFePO₄+（1-x）FePO₄．
（2）在丁裝置中發(fā)生的總反應(yīng)化學(xué)方程式：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑．
（3）電解至20min時(shí)，停止電解，此時(shí)要使乙中溶液恢復(fù)到原來的狀態(tài)，需要加入的物質(zhì)可以是B（A．CuO、H₂O   B．Cu（OH）₂   C．Cu₂（OH）₂CO₃）其物質(zhì)的量是0.1mol．20min后將乙裝置與其他裝置斷開，然后在c、d兩極間連接上靈敏電流計(jì)，發(fā)現(xiàn)電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，d電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為：4H⁺+NO₃^-+3e^-=NO+2H₂O．

Answer 1

分析 I．由圖可知，①CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41KJ/mol，
②CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）△H=-91KJ/mol，
結(jié)合蓋斯定律②-①得到CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（l）+H₂O（l）；
II．甲池是原電池做電源，發(fā)生的反應(yīng)為：C₆Li+FePO₄ $?_{充電}^{放電}$C₆Li_（1-x）+xLiFePO₄+（1-x）FePO₄；乙、丙、丁是電解池，閉合K，發(fā)現(xiàn)g電極附近的溶液變紅，說明g電極是電解池的陰極，h是電解池的陽(yáng)極；所以a為正極，b為負(fù)極；c電極為陰極，d為陽(yáng)極；e電極為陰極，f為陽(yáng)極；20min后，將K斷開，此時(shí)c、d兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同，乙中發(fā)生陰極反應(yīng)為Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑，陽(yáng)極反應(yīng)為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，丙中電解水，丁中陽(yáng)極反應(yīng)為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，陰極反應(yīng)為2H₂O+2e^-=2OH^-+H₂↑，以此來解答．

解答 解：I．由圖可知，①CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41KJ/mol，
②CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）△H=-91KJ/mol，
結(jié)合蓋斯定律②-①得到CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（l）+H₂O（l），
則由二氧化碳和氫氣制備甲醇的熱化學(xué)方程式為CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（l）+H₂O（l）△H=-50KJ/mol，
故答案為：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（l）+H₂O（l）△H=-50KJ/mol；
II．（1）由上述分析可知，a為正極，正極反應(yīng)為xLi⁺+xFePO₄+xe^-═xLiFePO₄+（1-x）FePO₄，故答案為：正；xLi⁺+xFePO₄+xe^-═xLiFePO₄+（1-x）FePO₄；
（2）在丁裝置中發(fā)生的總反應(yīng)化學(xué)方程式為2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，故答案為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑；
（3）乙中發(fā)生陰極反應(yīng)為Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑，陽(yáng)極反應(yīng)為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，硝酸銅為0.1mol，設(shè)生成氣體均為xmol，則4x=2x+0.1×2，x=0.1mol，所以電路中電子轉(zhuǎn)移總數(shù)為0.4mol，電解時(shí)生成0.1mol氫氣、0.1mol氧氣和0.1molCu，若使乙中溶液恢復(fù)到原來的狀態(tài)，需要加入0.1molCu（OH）₂，
20min后將乙裝置與其他裝置斷開，然后在c、d兩極間連接上靈敏電流計(jì)，發(fā)現(xiàn)電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，c上析出Cu作負(fù)極，d為石墨作正極，正極上硝酸根離子得到電子生成NO，d電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為4H⁺+NO₃^-+3e^-=NO+2H₂O，
故答案為：B；0.1mol；4H⁺+NO₃^-+3e^-=NO+2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查反應(yīng)熱與焓變、電化學(xué)，為高頻考點(diǎn)，把握?qǐng)D中能量變化、蓋斯定律應(yīng)用、電極反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，綜合性較強(qiáng)，題目難度不大．