Question

8．（1）氨的合成是最重要的化工生產(chǎn)之一，工業(yè)上合成氨用的H₂有多種制取的方法．用天然氣跟水蒸氣反應(yīng)：CH₄（g）+H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;\;高溫\;\;\;}}{催化劑}$CO（g）+3H₂（g）．已知有關(guān)反應(yīng)的能量變化如圖1所示，則此制取H₂反應(yīng)的△H=（a+3b-c）kJ•mol^-1．

（2）已知通常狀況下，每充分燃燒1gCO并恢復(fù)到原狀態(tài)，會(huì)釋放10KJ的熱量．請(qǐng)寫出表示CO燃燒熱的熱化學(xué)方程式CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-280KJ/mol
（3）一種甲烷燃料電池是采用鉑或碳化鎢作為電極催化劑，在稀硫酸電解液中直接通入甲烷，同時(shí)向一個(gè)電極通入空氣．此電池的負(fù)極電極反應(yīng)式是CH₄-8e^-+2H₂O=CO₂+8H⁺．
（4）利用如圖2裝置可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)．
①若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關(guān)K應(yīng)置于N處．假設(shè)海水中只有NaCl溶質(zhì)，寫出此時(shí)總離子反應(yīng)方程式：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑
②若X為鋅，開關(guān)K置于M處，該電化學(xué)防護(hù)法稱為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，寫出鐵電極處的電極反應(yīng)式：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．

Answer 1

分析 （1）分別根據(jù)圖1、圖2、圖3寫出熱化學(xué)方程式，然后根據(jù)蓋斯定律來解答；
（2）燃燒熱是指在25℃、101kPa下，1mol純凈物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物放出的熱量，表示燃燒熱的熱化學(xué)方程式中可燃物的物質(zhì)的量必須為1mol，產(chǎn)物必須為穩(wěn)定氧化物；
（3）燃料燃燒時(shí)，原電池中負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
（4）①若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，應(yīng)使Fe連接電源的負(fù)極，為電解池，據(jù)此書寫離子方程式；
②若X為鋅，開關(guān)K置于M處，為原電池，Zn為負(fù)極被腐蝕，F(xiàn)e為正極被保護(hù)．

解答 解：（1）圖1、圖2、圖3寫出熱化學(xué)方程式分別為：
①CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-akJ•mol^-1
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-bkJ•mol^-1
③CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-ckJ•mol^-1，
由③-（①+②×3）得：CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=（a+3b-c）kJ•mol^-1，
故答案為：（a+3b-c）kJ•mol^-1；
（2）在25℃、101kPa下，1gCO并恢復(fù)到原狀態(tài)，會(huì)釋放10KJ的熱量，則28gCO完全燃燒生成二氧化碳放出的熱量為28×10KJ=280KJ，則CO燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-280KJ/mol，
故答案為：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-280KJ/mol；
（3）甲烷燃料電池工作時(shí)，原電池中負(fù)極上燃料甲烷失電子發(fā)生氧化反應(yīng)：CH₄-8e^-+2H₂O=CO₂+8H⁺，故答案為：CH₄-8e^-+2H₂O=CO₂+8H⁺；
（4）①若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，應(yīng)使Fe連接電源的負(fù)極，為電解池，所以開關(guān)K應(yīng)置于N處，假設(shè)海水中只有NaCl溶質(zhì)，則總離子反應(yīng)為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，故答案為：N；2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
②若X為鋅，開關(guān)K置于M處，為原電池，Zn為負(fù)極被腐蝕，F(xiàn)e為正極被保護(hù)，該電化學(xué)防護(hù)法稱為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，鐵電極處的電極反應(yīng)式O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案為：犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了蓋斯定律、原電池和電解池原理，根據(jù)原電池中正負(fù)極上得失電子及電極反應(yīng)式來分析解答即可，題目難度中等．