Question

10．能源的開發(fā)利用與人類社會的可持續(xù)發(fā)展息息相關．
（1）已知：Fe₂O₃（s）+3C（s）═2Fe（s）+3CO（g）△H₁=a　kJ•mol^-1
CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H₂=b　kJ•mol^-1
4Fe（s）+3O₂（g）═2Fe₂O₃（s）△H₃=c　kJ•mol^-1
則C的燃燒熱△H=$\frac{2a+6b+c}{6}$kJ•mol^-1．
（2）用于發(fā)射“天宮一號”的長征二號火箭的燃料是液態(tài)偏二甲肼（CH₃）₂N-NH₂，氧化劑是液態(tài)四氧化二氮．二者在反應過程中放出大量能量，同時生成無毒、無污染的氣體．已知室溫下，1g燃料完全燃燒釋放出的能量為42.5kJ，請寫出該反應的熱化學方程式C₂H₈N₂（l）+2N₂O₄（l）═2CO₂（g）+3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-2550 kJ/mol．
（3）依據(jù)原電池構成原理，下列化學反應在理論上可以設計成原電池的是C（填序號）．你選擇的理由是該反應為氧化還原反應且放熱反應．
A．C（s）+CO₂（g）═2CO（g）
B．NaOH（aq）+HCl（aq）═NaCl（aq）+H₂O（l）
C.2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）
D．2H₂O（l）═2H₂（g）+O₂（g）　　　　
（4）若以熔融的K₂CO₃與CO₂為反應的環(huán)境，依據(jù)所選反應設計成一個原電池，請寫出該原電池的負極反應：CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂
（5）工業(yè)上常采用如圖所示點解裝置，利用鐵的化合物將氣態(tài)廢棄物中的硫化氫轉化為可利用的硫．通電電解，然后通入H₂S時發(fā)生反應的離子方程式為2[Fe（CN）₆]₃+2CO₃²⁺H₂S=2[Fe（CN）₄]₄+2HCO^3-+S↓．電解時，陽極的電極反應式為[Fe（CN）₆]^4--e^-═[Fe（CN）₆]^3-；電解過程中陰極區(qū)溶液的pH變大   （填“變大”“變小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）三個熱化學方程式依次編號為①、②、③，根據(jù)蓋斯定律，（①×2+②×6+③）÷6得，C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=$\frac{1}{6}$（2a+6b+c）kJ•mol^-1，則C的燃燒熱為$\frac{2a+6b+c}{6}$kJ•mol^-1；
（2）先求出偏二甲肼的物質的量，再根據(jù)物質的量之比等于熱量比求出反應熱，然后寫出熱化學方程式；
（3）常溫下屬于氧化還原反應的放熱反應，可設計為原電池，存在元素化合價變化的反應為氧化還原反應；
（4）以熔融的K₂CO₃與CO₂為反應的環(huán)境，負極是失電子發(fā)生氧化反應的電極；
（5）電解時陽極發(fā)生失電子的氧化反應，將[Fe（CN）₆]^4-轉化為Fe（CN）₆]^3-，化合價升高；陰極反應式為2HCO₃^-+2 e^-═H₂↑+2CO₃^2-，以此解答．

解答 解：（1）已知：①Fe₂O₃（s）+3C（s）═2Fe（s）+3CO（g）△H₁=a kJ•mol^-1
②CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H₂=b kJ•mol^-1
③4Fe（s）+3O₂（g）═2Fe₂O₃（s）△H₃=c kJ•mol^-1
據(jù)蓋斯定律，（①×2+②×6+③）÷6得：C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=$\frac{1}{6}$（2a+6b+c）kJ•mol^-1，則C的燃燒熱為$\frac{2a+6b+c}{6}$kJ•mol^-1，
故答案為：$\frac{2a+6b+c}{6}$；
（2）1g燃料完全燃燒釋放出的能量為42.5kJ，則1mol偏二甲肼完全燃燒釋放出的能量為42.5kJ×60=2550kJ，其熱化學方程式為：C₂H₈N₂（l）+2N₂O₄（l）═2CO₂（g）+3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-2550 kJ/mol；
故答案為：C₂H₈N₂（l）+2N₂O₄（l）═2CO₂（g）+3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-2550 kJ/mol；
（3）A．C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H＞0，為氧化還原反應，但為吸熱反應，不能設計為原電池，故A錯誤；
B．NaOH（aq）+HC1（aq）=NaC1（aq）+H₂O（1）△H＜0，不屬于氧化還原反應，不能設計為原電池，故B錯誤；
C．2C0（g）+0₂ （g）═2C0₂ （g ）反應放熱，且為氧化還原反應，故可以設計成原電池，故C正確；
D.2H₂O（l）═2H₂（g）+O₂（g）為吸熱反應，不能設計呈原電池，故D錯誤．
故答案為：C；該反應為氧化還原反應且放熱反應；
（4）若為一氧化碳燃料電池，在熔融的K₂CO₃與CO₂為反應的環(huán)境中，傳到離子為碳酸根離子，負極是一氧化碳失電子生成二氧化碳，電極反應為：CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂ ，故答案為：CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂ ；
（5）電解時，陽極的電極反應式為[Fe（CN）₆]^4--e^-═[Fe（CN）₆]^3-，電解時陰極反應式為2HCO₃^-+2 e^-═H₂↑+2CO₃^2-，由于CO₃^2-的水解程度大于HCO₃^-，所以堿性增強，則pH變大；
故答案為：[Fe（CN）₆]^4--e^-═[Fe（CN）₆]^3-；變大．

點評 本題考查較為綜合，涉及反應熱與焓變，原電池的設計和燃料電池的電極反應書寫，題目難度中等，明確原電池與氧化還原反應的關系及負極發(fā)生氧化反應是解答本題的關鍵，試題培養(yǎng)了學生的靈活應用能力．