Question

11．回答下列問題
（1）丙烷脫氫可得丙烯．
已知：C₃H₈（g）→CH₄（g）+HC≡CH（g）+H₂（g）△H₁=+156.6kJ/mol
CH₃CH═CH₂（g）→CH₄（g）+HC≡CH（g ）△H₂=+32.4kJ/mol
則相同條件下，反應C₃H₈（g）→CH₃CH═CH₂（g）+H₂（g） 的△H=+124.2 kJ/mol．
（2）燃料電池突出的優(yōu)點是把化學能不經過熱能直接轉化為電能，因此化學能利用率很高．一種由甲醇（CH₄O）和氧氣以及強堿作電解質溶液的新型手機電池，電量可達到現用鋰電池的十倍，可連續(xù)使用一個月才充一次電．寫出該電池工作時負極的電極反應式CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O；
（3）X⁺中所有電子正好充滿K、L、M三個電子層，它與N^3-形成的晶體結構如圖1所示．

則X的元素符號是Cu，與同一個N^3-相連的X⁺有6個．
（4）圖2所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放100g5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO₄溶液和100g10.00%的K₂SO₄溶液．電極均為石墨電極．接通電源，經過一段時間后，測得丙中K₂SO₄濃度為10.47%，乙中c電極質量增加．據此回答問題：
①電極b上發(fā)生的電極反應為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
②列式計算電極b上生成的氣體在標準狀況下的體積2.8L；
③電極c的質量變化是16g．

Answer 1

分析 （1）①C₃H₈（g）→CH₄（g）+HC≡CH（g）+H₂（g）△H₁=156.6kJ•mol^-1
②CH₃CH=CH₂（g）→CH₄（g）+HC≡CH（g）△H₂=32.4kJ•mol^-1
依據蓋斯定律①-②得到C₃H₈（g）→CH₃CH=CH₂（g）+H₂（g）△H=+124.2KJ/mol，據此進行分析；
（2）燃料電池突出的優(yōu)點是把化學能不經過熱能直接轉化為電能，因此化學能利用率很高．一種由甲醇（CH₄O）和氧氣以及強堿作電解質溶液的新型手機電池，電量可達到現用鋰電池的十倍，可連續(xù)使用一個月才充一次電．寫出該電池工作時負極的電極反應式；
（3）X⁺中所有電子正好充滿K、L、M三個電子層，X原子核外電子數=2+8+18+1=29，則X為Cu元素，該晶胞中白色小球=8×$\frac{1}{8}$=1，黑色小球=12×$\frac{1}{4}$=3，N^3-帶3個單位負電荷、Cu⁺帶1個單位正電荷，所以形成的化合物為Cu₃N，則白色小球表示N^3-、黑色小球表示Cu⁺，根據晶胞結構圖可判斷與同一個N^3-相連的X⁺的數目；
（4）e、f電極為石墨電極，電解過程中陰極上H⁺放電、陽極上OH^-放電，所以實質上是電解H₂O，接通電源，經過一段時間后，測得丙中K₂SO₄濃度為10.47%，電解丙裝置前后溶質的質量不變，設電解水的質量為xg，根據溶質質量不變得100g×10.00%=（100-x）g×10.47%，x=4.5g，
①甲電解過程中，a是陰極、b是陽極，陰極上水得電子生成氫氣和OH^-，b電極上OH^-放電生成氧氣；
②丙電解4.5g水轉移電子物質的量=$\frac{4.5g}{18g/mol}$=0.5mol，根據轉移電子守恒計算b電極上生成氣體體積；
③乙中c電極上析出Cu，析出銅的質量為電極質量變化，根據電子轉移守恒計算．

解答 解：（1）①C₃H₈（g）→CH₄（g）+HC≡CH（g）+H₂（g）△H₁=156.6kJ•mol^-1
②CH₃CH=CH₂（g）→CH₄（g）+HC≡CH（g）△H₂=32.4kJ•mol^-1
依據蓋斯定律①-②得到C₃H₈（g）→CH₃CH=CH₂（g）+H₂（g）△H=+124.2KJ/mol
則相同條件下，反應C₃H₈（g）→CH₃CH=CH₂（g）+H₂（g）△H=+124.2KJ/mol；
故答案為：+124.2；
（2）CH₃OH和O₂在電池中，肯定是O₂氧化CH₃OH，CH₃OH是負極反應物，O₂是正極反應物．CH₃OH被氧化生成CO₂和H₂O，故電極反應式為CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O，
故答案為：CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O；
（3）X⁺中所有電子正好充滿K、L、M三個電子層，X原子核外電子數=2+8+18+1=29，則X為Cu元素，該晶胞中白色小球=8×$\frac{1}{8}$=1，黑色小球=12×$\frac{1}{4}$=3，N^3-帶3個單位負電荷、Cu⁺帶1個單位正電荷，所以形成的化合物為Cu₃N，則白色小球表示N^3-、黑色小球表示Cu⁺，同一個N^3-相連的Cu⁺有6個，
故答案為：Cu；6；
（4）e、f電極為石墨電極，電解過程中陰極上H⁺放電、陽極上OH^-放電，所以實質上是電解H₂O，接通電源，經過一段時間后，測得丙中K₂SO₄濃度為10.47%，電解丙裝置前后溶質的質量不變，設電解水的質量為xg，根據溶質質量不變得100g×10.00%=（100-x）g×10.47%，x=4.5g．
①甲電解過程中，a是陰極、b是陽極，陰極上水得電子生成氫氣和OH^-，b電極上OH^-放電生成氧氣，電極反應式為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
②丙電解4.5g水轉移電子物質的量=$\frac{4.5g}{18g/mol}$=0.5mol，b電極反應式為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，根據轉移電子守恒得生成氧氣體積=$\frac{0.5mol}{4}$=2.8L，
故答案為：2.8L；
③乙中c電極上析出Cu，析出銅的質量為電極質量變化，整個過程轉移電子為0.5mol，根據電子轉移守恒，析出n（Cu）=$\frac{0.5mol}{2}$=0.25mol，則m（Cu）=0.25mol×64g/mol=16g，
故答案為：16．

點評 本題考查反應熱的計算，物質結構和性質，涉及晶胞計算，電解原理，為高頻考點，側重考查學生分析判斷及計算能力，明確電極名稱及各個電極上發(fā)生的電極反應式是（4）解本題關鍵，本題難度中等．