13．為了減少CO對大氣的污染，某研究性學習小組擬研究CO和H2O反應轉(zhuǎn)化為綠色能源H2．已知：2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）；△H=-566kJ•moL-1
2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）；△H=-483.6KJ•moL-1
H2O （g）=H2O（l）；△H=-44.0KJ•moL-1
（1）寫出CO和H2O（g）作用生成CO2和H2的熱化學方程式CO（g）+H2O（g）=CO2 （g）+H2（g）△H=--41.8KJ/mol．
（2）H2是一種理想的綠色能源，可作燃料電池；若該氫氧燃料電池以KOH為電解質(zhì)溶液，其負極的電極反應式是：2H2+4OH--4e-=4H2O；該電池工作時，電解質(zhì)溶液的pH變化變大（填“變大”、“變小”或“不變”）．某氫氧燃料電池釋放228.64kJ電能時，生成1mol液態(tài)水，該電池的能量轉(zhuǎn)化率為80%．
（3）在25℃時，以氫氧燃料電池為電源，用石墨電極電解400mL一定濃度的CuSO4溶液．5min后停止通電，在一個石墨電極上有1.28g Cu生成，另一極生成無色氣體．試回答下列問題：
①電解CuSO4溶液的化學方程式為2CuSO4+2H2O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$ 2Cu+O2↑+2H2SO4．
②電解后溶液的PH=1（不考慮溶液體積變化）．
③若要使電解質(zhì)溶液復原，應加入的物質(zhì)為CuO 或CuCO3．

分析 （1）利用蓋斯定律，根據(jù)已知熱化學方程式乘以合適的系數(shù)進行相應加減構(gòu)造目標熱化學方程式，反應熱也乘以相應的系數(shù)進行相應的加減；利用2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566KJ/mol、2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-483.6KJ/mol結(jié)合蓋斯定律來寫出CO和 H2O（g）作用生成CO2和H2的熱化學方程式；
（2）原電池負極發(fā)生氧化反應，氫氣在負極放電，正極上是氧氣得電子的還原反應，根據(jù)電極反應計算；
（3）據(jù)電解池的電解原理來書寫電解反應方程式；根據(jù)陰極反應計算當有1.28g Cu生成時，反應所轉(zhuǎn)移的電子數(shù)，計算溶液的pH，電解質(zhì)溶液濃度恢復遵循：“出什么加什么”的原則．

解答 解：（1）已知：①2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566kJ•moL-1
②2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=-483.6KJ•moL-1
根據(jù)蓋斯定律，①-②得2CO（g）+2H2O（g）=2H2（g）+2CO2（g）△H=-566kJ•moL-1-（-483.6KJ•moL-1）=-82.4KJ•moL-1．
即CO（g）+H2O（g）=H2（g）+CO2（g）△H=-41.2KJ•moL-1．
故答案為：CO（g）+H2O（g）=H2（g）+CO2（g）△H=-41.2KJ•moL-1；
（2）在氫氧燃料電池的正極上發(fā)生得電子的反應，即O2+2H2O+4e-═4OH-，負極電極反應為：2H2+4OH--4e-=4H2O，實質(zhì)是電解水，溶液濃度增大，溶液PH增大，H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）=H2O（l）△H=-285.8KJ•moL-1，氫氧燃料電池釋放228.64kJ電能時，生成1mol液態(tài)水，該電池的能量轉(zhuǎn)化率為 $\frac{228.64}{285.8}$×100%=80%，
故答案為：2H2+4OH--4e-=4H2O；變大；80%；
（3）①電解硫酸銅時，陽極上是氫氧根放電，陰極上是銅離子放電，電解原理方程式為：2CuSO4+2H2O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O2↑+2H2SO4；
故答案為：2CuSO4+2H2O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O2↑+2H2SO4；
②根據(jù)電極反應：2CuSO4+2H2O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O2↑+2H2SO4，電解硫酸銅時，陰極上是銅離子先放電，兩極生成體積相同的氣體，即陰極上：Cu2++2e-→Cu，2H++2e-→H2↑，當該電極上有1.28g Cu生成時，轉(zhuǎn)移電子為$\frac{1.28g}{64g/mol}$×2=0.04mol，當轉(zhuǎn)移0.04mol電子時，生成硫酸的物質(zhì)的量是0.04mol，氫離子濃度是$\frac{0.04mol}{0.04L}$=0.1mol/L，所以pH=1，
故答案為：1；
③電解的實質(zhì)是生成金屬銅額、氫氣和氧氣，所以需要加入氫氧化銅，根據(jù)Cu元素守恒，析出0.02mol金屬銅，所以要加入0.02molCuO 或CuCO3，
故答案為：CuO 或CuCO3．

點評 本題綜合考查學生熱化學：蓋斯定律的應用、電化學：燃料電池和電解池的工作原等知識，屬于綜合知識的考查題，難度中等．

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中化學 來源： 題型：解答題

5．X、Y、Z三種短周期元素，它們的原子序數(shù)之和為16．X、Y、Z三種元素常見單質(zhì)在常溫下都是無色氣體，在適當條件下可發(fā)生如圖所示變化：
已知一個B分子中含有的Z元素的原子個數(shù)比C分子中的少一個．請回答下列問題：
（1）Y單質(zhì)分子的電子式為．
（2）X的單質(zhì)與Z的單質(zhì)可制成新型的化學電源（KOH溶液作電解質(zhì)溶液），兩個電極均由多孔性碳制成，通入的氣體由孔隙中逸出，并在電極表面放電，則正極通入氧氣（填物質(zhì)名稱或化學式均可）；負極電極反應式為H2-2e-+2OH-=2H2O．
（3）已知Y的單質(zhì)與Z的單質(zhì)生成C的反應是可逆反應，將等物質(zhì)的量的Y、Z的單質(zhì)充入一密閉容器中，在適當催化劑和恒溫、恒壓條件下反應．下列說法中，正確的是ab（填寫下列各項的序號）．
a．達到化學平衡時，正反應速率與逆反應速率相等
b．反應過程中，Y的單質(zhì)的體積分數(shù)始終為50%
c．達到化學平衡時，Y、Z的兩種單質(zhì)在混合氣體中的物質(zhì)的量之比為1：1
d．達到化學平衡的過程中，混合氣體平均相對分子質(zhì)量逐漸減�。�

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

6．寫出下列物質(zhì)在水溶液中的電離方程式：
①Ba（OH）2Ba（OH）2=Ba2++2OH-
②KHSO4 KHSO4=K++H++SO42-
③NaHCO3 NaHCO3=Na++HCO3-
④HNO3 HNO3=H++NO3-
⑤Na2CO3．Na2CO3=2Na++CO32-．

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

1．（1）25℃、101kPa下，1mol 氫氣完全燃燒生成液態(tài)水，放出285.8kJ熱量，則氫氣燃燒的熱化學方程式為2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=-571.6kJ/mol．
（2）25℃，101kPa時，0.5mol CO在足量的O2中充分燃燒，放出141.3kJ的熱量，則CO的燃燒熱為282.6KJ/mol，其表示燃燒熱的熱化學方程式是CO（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）=CO2（g）△H=-282.6KJ/mol．
（3）反應3Fe（s）+4H2O（g）═Fe3O4（s）+4H2（g），在一可變的容積的密閉容器中進行，試回答：
①增加Fe的量，其正反應速率的變化是不變（填增大、不變、減小，以下相同）
②將容器的體積縮小一半，其正反應速率增大，逆反應速率增大．
③保持體積不變，充入N2使體系壓強增大，其正反應速率不變，逆反應速率不變．
④保持壓強不變，充入N2使容器的體積增大，其正反應速率減小，逆反應速率減�。�

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科目：高中化學 來源： 題型：多選題

8．恒溫恒容下，向2L密閉容器中加入MgSO4（s）和CO（g），發(fā)生反應：
MgSO4（s）+CO（g）?MgO（s）+CO2（g）+SO2（g）反應過程中測定的部分數(shù)據(jù)見表：
反應時間/minn（MgSO4）/moln（CO）/moln（CO2）/mol
02.002.000
20.80
41.20
下列說法正確的是（　�。�
A．反應在0～2min內(nèi)的平均速率為v（SO2）=0.6 mol•L-1•min-1
B．反應在2～4min內(nèi)容器內(nèi)氣體的密度沒有變化
C．若升高溫度，反應的平衡常數(shù)變?yōu)?.00，則正反應為放熱反應
D．保持其他條件不變，起始時向容器中充入1.00mol MgSO4和1.00molCO，到達平衡時n（CO2）＞0.60mol

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科目：高中化學 來源： 題型：選擇題

18．下列有關(guān)能量的描述及熱化學反應方程式表示不正確的是（　�。�
A．表示氫氣燃燒熱的熱化學方程式為：H2（g）+1/2 O2（g）=H2O（l）；△H=-258.8 kJ•mol-1
B．化學上把在稀溶液中，酸與堿發(fā)生中和反應生成1mol水時的反應熱稱為中和熱．中和熱可以用量熱計直接測量
C．已知C（石墨）+O2（g）=CO2（g）△H=-393.5 kJ•mol-1；
CO（g）+$\frac{1}{2}$ O2（g）=CO2（g）△H=-283.0 kJ•mol-1
則C（石墨）+$\frac{1}{2}$O2 （g）=CO（g）△H=-110.5 kJ•mol-1
D．關(guān)于“蓋斯定律：‘一個化學反應，不論是一步完成，還是分幾步完成，其總的熱效應是完全相同的’．”可以理解為“一個反應的焓變只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應的途徑無關(guān)”

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

5．能源短缺是人類社會面臨的重大問題，利用化學反應可實現(xiàn)多種形式的能量相互轉(zhuǎn)化．請回答以下問題：
（1）甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應用前景．已知在常壓下有如下變化：
①2CH3OH（l）+3O2（g）═2CO2（g）+4H2O（g）△H=akJ/mol
②H2O（g）═H2O（l）△H=bkJ/mol
寫出液態(tài)甲醇完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式：2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（l）△H=（a+4b） kJ/mol．
（2）可利用甲醇燃燒反應設(shè)計一個燃料電池．如圖1，用Pt作電極材料，用氫氧化鉀溶液作電解質(zhì)溶液，在兩個電極上分別充入甲醇和氧氣．
①寫出燃料電池正極的電極反應式O2+2H2O+4e-=4OH-．②若利用該燃料電池提供電源，與圖1右邊燒杯相連，在鐵件表面鍍銅，則鐵件應是B極（填“A”或“B”）；當鐵件的質(zhì)量增重6.4g時，燃料電池中消耗氧氣的標準狀況下體積為1.12L．

（3）如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法，那么可以設(shè)想用如圖2裝置電解硫酸鉀溶液來制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀（電解槽內(nèi)的陽離子交換膜只允許陽離子通過，陰離子交換膜只允許陰離子通過）．
①該電解槽的陽極反應式為4OH--4e-=2H2O+O2↑，單位時間內(nèi)通過陰離子交換膜的離子數(shù)與通過陽離子交換膜的離子數(shù)的比值為1：2．
②從出口D導出的溶液是KOH（填化學式）．

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

2．（1）在1.01×l05 Pa時，4g氫氣完全燃燒生成液態(tài)水，放出572kJ的熱量，寫出表示氫氣燃燒熱的熱化學方程式為H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）=H2O（l）△H=-286KJ/mol．
（2）已知中和熱△H=-57.3kj/mol，寫出稀硫酸與氫氧化鈉的稀溶液發(fā)生中和反應的熱化學方程式：$\frac{1}{2}$H2SO4（aq）+NaOH（aq）=$\frac{1}{2}$Na2SO4（aq）+H2O（l）△H=-57.3kJ/mol．
（3）把煤作為燃料可通過下列兩種途徑：
途徑I：C（s）+O2 （g）═CO2（g）△H1＜0①
途徑II：先制成水煤氣：C（s）+H2O（ g）═CO（g）+H2 （g）△H2＞0②
再燃燒水煤氣：CO（g）+$\frac{1}{2}$O2 （g）=CO2 （g）△H3＜0  ③
H2（g）+$\frac{1}{2}$02（g）=H20（g）△H4＜0  ④
請回答下列問題：
①途徑I放出的熱量等于（填“大于”“等于”或“小于”）途徑II放出的熱量．
②△H1大于填“大于”“等于”或“小于”）△H3+△H4．
③將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣作為燃料和煤直接燃燒相比有很多優(yōu)點，請列舉其中的兩個優(yōu)點．

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

3．2003年11月《環(huán)球時報》美國特約記用者文章：一種名為蘋果醋（ACV）的濃縮飲料多年來風靡美國．ACV是一種由蘋果發(fā)酵而成的酸性飲品，是具有明顯藥效的健康食品，有解毒、降脂、減肥和止瀉功能．蘋果酸是這種飲料的主要酸性物質(zhì)．分離提純后的化學分析如下：
（1）元素分析證明該酸只含C、H、O三種元素，其中C、H、O的質(zhì)量比為：24：3：40；該酸蒸氣的密度是同溫同壓下氫氣密度的67倍．
（2）0．l mol該酸與足量NaHCO3反應放出4.48L CO2，與足量金屬Na反應放出3.36L H2（氣體體積均已折算為標準狀況下的體積）．
（3）*該酸分子結(jié)構(gòu)中沒有支鏈．
請回答下列問題：
（1）該酸的分子式為C4H6O5，結(jié)構(gòu)簡式為．
（2）寫出該酸在一定條件下分子內(nèi)脫水生成不飽和脂肪酸的反應化學方程式$→_{△}^{濃硫酸}$HOOCCH=CHCOOH+H2O．
（3）寫出該酸在一定條件下，每兩個分子發(fā)生分子間脫水生成環(huán)酯的所有結(jié)構(gòu)簡式：、、．

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