Question

【題目】已知下列熱化學(xué)方程式：

①NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) △H=-57.3 kJ/mol

②C(s)+O2(g)=CO(g) △H=-110.5 kJ/mol

③2C(s)+2O2(g)=2CO2(g) △H=-787 kJ/mol

回答下列問(wèn)題：

(1)C(s)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為______ 。

(2)寫(xiě)出CO燃燒的熱化學(xué)方程式______。

(3)反應(yīng)①經(jīng)常用于實(shí)驗(yàn)室的中和熱測(cè)定，測(cè)定裝置如圖1所示：

儀器A的名稱是______，碎泡沫塑料的作用是______，用相同濃度和體積的氨水(NH3·H2O)代替NaOH溶液進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，測(cè)得中和熱的數(shù)值會(huì)______57.3 kJ/mol(填“大于”、“小于”或“等于”)。

(4)被譽(yù)為改變未來(lái)世界的十大新科技之一的燃料電池具有無(wú)污染、無(wú)噪音、高效率的特點(diǎn)，圖2為氫氧燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖，試回答下列問(wèn)題：

①寫(xiě)出該氫氧燃料電池工作時(shí)負(fù)極的反應(yīng)式 ______。

②用該電池電解飽和食鹽水，當(dāng)有1 molH2反應(yīng)時(shí)，所產(chǎn)生的氯氣用于制備漂白粉，可以制的漂白粉 ______克。

(5)鋼鐵生銹現(xiàn)象隨處可見(jiàn)，鋼鐵的電化學(xué)腐蝕原理如圖3所示：

①寫(xiě)出該電池反應(yīng)的總反應(yīng)方程式：______；

②將該裝置作簡(jiǎn)單修改即可成為鋼鐵電化學(xué)防護(hù)的裝置，請(qǐng)?jiān)谌鐖D3虛線框內(nèi)所示位置作出修改，并用箭頭標(biāo)出導(dǎo)線中電子流動(dòng)的方向________________。

Answer 1

【答案】-393.5 kJ/mol CO(g)+O2(g)=CO2(g) △H=-283 kJ/mol 環(huán)形玻璃攪拌棒 隔熱，減少反應(yīng)過(guò)程中的熱量損失 小于 H2-2e-+2OH-=2H2O 127 2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2

【解析】

(1)1 mol固體C完全燃燒產(chǎn)生CO2氣體時(shí)放出的熱量為該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱；

(2)③÷2-②，整理可得其熱化學(xué)方程式；

(3)根據(jù)儀器結(jié)構(gòu)判斷儀器名稱，利用實(shí)驗(yàn)原理，分析各個(gè)部分的作用，弱電解質(zhì)主要以電解質(zhì)分子存在，電離吸熱分析判斷；

(4)①燃料電池的負(fù)極上是燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；

②根據(jù)電解飽和食鹽水的方程式結(jié)合燃料電池中氫氣的消耗量和產(chǎn)生氯氣的量之間的關(guān)系來(lái)計(jì)算即可；

(5)在中性條件下，鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕，鐵作負(fù)極，石墨作正極，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，要保護(hù)鋼鐵不受腐蝕，可以把鐵設(shè)計(jì)成電解池的陰極，與電源負(fù)極相連接，設(shè)計(jì)成電解池后，石墨作陽(yáng)極，陽(yáng)極上氯離子放電。

(1)根據(jù)反應(yīng)：③2C(s)+2O2(g)=2CO2(g) △H=-787 kJ/mol，則1 mol C完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物是CO2，放出熱量Q=787 kJ÷2=393.5kJ/mol，即C的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為-393.5kJ/mol；

(2)已知：②C(s)+O2(g)=CO(g) △H=-110.5 kJ/mol

③2C(s)+2O2(g)=2CO2(g) △H=-787 kJ/mol

根據(jù)蓋斯定律，將③÷2-②，整理可得其熱化學(xué)方程式CO(g)+O2(g)=CO2(g) △H=-283 kJ/mol；

(3)根據(jù)圖示可知儀器A的名稱是環(huán)形玻璃攪拌棒，作用是保證液體充分混合并反應(yīng)。反應(yīng)熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)中關(guān)鍵是保溫工作，碎泡沫塑料的作用是隔熱，減少反應(yīng)過(guò)程中的熱量損失。中和熱是稀的強(qiáng)酸和稀的強(qiáng)堿溶液反應(yīng)產(chǎn)生可溶性鹽和生成1mol水放出的熱量，氨水中的NH3·H2O是弱電解質(zhì)，弱電解質(zhì)主要以分子形式存在，電離會(huì)吸熱，所以相同濃度和體積的氨水代替NaOH溶液進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，測(cè)得中和熱的數(shù)值會(huì)小于57.3 kJ/mol；

(4)①氫氧燃料電池的負(fù)極上是燃料氫氣失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生的H+與溶液中的OH-結(jié)合形成H2O，電極反應(yīng)式為：2H2-4e-+4OH-=4H2O；

②用該電池電解飽和食鹽水，當(dāng)有1 mol H2反應(yīng)時(shí)，根據(jù)反應(yīng)：2H2-4e-+4OH-=4H2O，轉(zhuǎn)移電子是2 mol，結(jié)合電解總方程式：2NaCl+2H2OCl2↑+H2↑+2NaOH可知：每轉(zhuǎn)移2 mol電子，反應(yīng)生成氯氣是1 mol，所產(chǎn)生的氯氣用于制備漂白粉，根據(jù)反應(yīng)方程式：2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O可知1 mol Cl2可以制得的漂白粉的質(zhì)量是0.5 mol氯化鈣和0.5mol次氯酸鈣的混合物，其質(zhì)量是m(漂白粉)=0.5 mol×111 g/mol+0.5 mol×143 g/mol=127g；

(5)①在中性條件下，鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕，鐵作負(fù)極，失去電子變?yōu)?/span>Fe2+，電極反應(yīng)式為Fe-2e-=Fe2+；石墨作正極，正極上氧氣得電子與水結(jié)合形成OH-，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H2O+O2+4e-=4OH-，Fe2+與OH-結(jié)合形成Fe(OH)2，該電池反應(yīng)的總反應(yīng)方程式：2Fe+2H2O+O2═2Fe(OH)2；

②要保護(hù)鋼鐵不受腐蝕，可以把該裝置設(shè)計(jì)為電解池，鐵為電解池的陰極，與電源負(fù)極相連接，石墨為電解池的陽(yáng)極，與電源的正極連接。設(shè)計(jì)成電解池后，石墨作陽(yáng)極，在陽(yáng)極上Cl-失去電子變?yōu)?/span>Cl2，Fe電極上，溶液中的H+得到電子變?yōu)?/span>H2，電子從石墨電極流向鐵電極，即虛線框內(nèi)所示位置作出的修改以及導(dǎo)線中電子流動(dòng)的方向如下圖： 。