Question

16．（1）已知H-H 鍵能為436kJ•mol^-1，H-N鍵鍵能為391kJ•mol^-1，根據(jù)化學(xué)方程式：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1．則N≡N鍵的鍵能是945.6kJ•mol^-1
（2）事實(shí)證明，能設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)通常是放熱反應(yīng)，下列化學(xué)反應(yīng)在理論上可以設(shè)計(jì)成原電池的是B．
A．C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H＞0
B．2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（1）△H＜0
C．NaOH（aq）+HC1（aq）═NaC1（aq）+H₂O（1）△H＜0
（3）以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，依據(jù)所選反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，其正極的電極反應(yīng)式O₂+4e^一+2H₂O=4OH^一．
（4）電解原理在化學(xué)工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用．現(xiàn)將你設(shè)計(jì)的原電池通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與圖中電解池相連，其中為 a電解液，X和Y均為惰性電極，則
①若a為CuSO₄溶液，則電解時(shí)的化學(xué)反應(yīng)方程式為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄．
②若電解含有0.04molCuSO₄和0.04molNaCl的混合溶液400ml，當(dāng)陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體672mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）時(shí)，溶液的pH=1（假設(shè)電解后溶液體積不變）．

Answer 1

分析 （1）舊鍵斷裂吸收的能量減去新鍵生成釋放的能量值即為反應(yīng)熱，1molN₂含有1molN≡N，1molH₂含有1molH-H，1molNH₃含有3molN-H，依據(jù)△H=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能進(jìn)行計(jì)算；
（2）常溫下屬于氧化還原反應(yīng)的放熱反應(yīng)，可設(shè)計(jì)為原電池，存在元素化合價(jià)變化的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)；
（3）氫氧燃料堿性電池中，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（4）①若電解硫酸銅溶液時(shí)，陽(yáng)極上氫氧根離子放電，陰極上銅離子放電，據(jù)此寫(xiě)出電池反應(yīng)式；
②根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計(jì)算陰極上析出的物質(zhì)，再根據(jù)氧氣計(jì)算生成的C（H⁺），從而得出其pH．

解答 解：（1）已知：H-H鍵能為436kJ/mol，N-H鍵鍵能為391kJ/mol，令N≡N鍵的鍵能為x，
對(duì)于反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，
反應(yīng)熱=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能，故△H=xkJ/mol+3×436kJ/mol-2×3×391=-92.4kJ/mol
解得：x≈945.6kJ/mol，故答案為：945.6 kJ•mol^-1；
（2）A．C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H＞0，為氧化還原反應(yīng)，但為吸熱反應(yīng)，不能設(shè)計(jì)為原電池，故A錯(cuò)誤；
B．2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（1）△H＜0，為氧化還原反應(yīng)，為放熱反應(yīng)，能設(shè)計(jì)為原電池，故B正確；
C．NaOH（aq）+HC1（aq）=NaC1（aq）+H₂O（1）△H＜0，不屬于氧化還原反應(yīng)，不能設(shè)計(jì)為原電池，故C錯(cuò)誤；
故選B；
（3）以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，氫氧燃料堿性電池中，正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為：O₂+4e^一+2 H₂O=4OH^一，故答案為：O₂+4e^一+2H₂O=4OH^一；（3）O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-
（4）①電解硫酸銅溶液時(shí)，陽(yáng)極上生成氧氣，陰極上生成銅，同時(shí)溶液中生成硫酸，所以電池反應(yīng)式為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，故答案為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
②電解含有0.04molCuSO₄和0.04molNaCl的混合溶液400ml，陽(yáng)極上先生成氯氣后生成氧氣，陰極上先生成銅，后生成氫氣，陽(yáng)極上氯氣完全析出時(shí)，氯氣的體積=$\frac{0.04mol}{2}$×22.4L/mol=448mL＜672mL，所以陽(yáng)極上還有224mL氧氣，陽(yáng)極上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=0.04mol×1+$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.08mol，陰極上銅完全析出時(shí)，需要電子的物質(zhì)的量=0.04mol×2=0.08mol，所以陰極上不析出氫氣，生成224mL氧氣時(shí)，陽(yáng)極附近同時(shí)生成C（H⁺）=$\frac{\frac{0.224L}{22.4L/mol}×4}{0.4L}$=0.1mol/L，所以溶液的pH=1，
故答案為：1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查構(gòu)成原電池的條件、電解池的有關(guān)計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，難點(diǎn)是（4）中溶液pH的計(jì)算，只有明確陰陽(yáng)極上析出的物質(zhì)才能正確解答，為易錯(cuò)點(diǎn)