Question

碳元素是形成物種最多的元素之一，其中許多物質(zhì)對人類來說有著極其重要的作用．
（1）石墨烯是一種由碳原子構成的單層片狀結(jié)構的新材料，它是世上最薄卻也是最堅硬的納米材料，同時也是世界上導電性最好的材料（結(jié)構見圖1）．
試預測它與下列物質(zhì)可能反應的是

 

．
A．氧氣     B．單質(zhì)氟     C．濃硝酸    D．氫氧化鈉溶液
（2）①CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=a kJ?mol-1；
②CH3OH（g）=CO（g）+2H2（g）△H=bkJ?mol-1；
CH4（g）與H2O （g）反應生成CH3OH（g）和H2（g）的熱化學方程式為

 

．
（3）檸檬酸（H₃Cit）是重要的三元有機酸，它的三種銨鹽均易溶于水，它們可通過H₃Cit與氨水反應獲得，含碳各物種的分布分數(shù)（平衡時某物種的濃度占各物種濃度之和的分數(shù)）與pH 的關系見圖2． ①為制取NH₄H₂Cit，pH應控制在

 

；
②檸檬酸和一定量氨水反應所得溶液的pH約為6.7時，該反應的離子方程式為

 

．
（4）鋅溴液流電池是一種新型電化學儲能裝置（如圖3所示），電解液為溴化鋅水      溶液，電解液在電解質(zhì)儲罐和電池間不斷循環(huán)．充電時b為電源的

 

（填“正極”、“負極”、“陽極”或“陰極”）；放電時正極的電極反應式：

 

．

Answer 1

考點：熱化學方程式,化學電源新型電池

專題：

分析：（1）根據(jù)碳單質(zhì)的性質(zhì)結(jié)合碳單質(zhì)和硅單質(zhì)性質(zhì)的相似性來回答；
（2）根據(jù)蓋斯定律來計算化學反應的焓變，并書寫熱化學方程式；
（3）①根據(jù)圖示信息確定制取NH₄H₂Cit的pH范圍；
②根據(jù)圖示信息知道：檸檬酸和一定量氨水反應所得溶液的pH約為6.7時，溶液中存在HCit^2-、Cit^3-等離子；
（4）根據(jù)圖示的信息，結(jié)合原電池等工作原理，原電池的負極是金屬鋅失電子的過程，所以b是負極，a是正極，根據(jù)充電時，電池的正極和電源的正極相接，負極和電源的負極相接；原電池的兩極反應中，正極上發(fā)生得電子的還原反應．

解答： 解：（1）根據(jù)碳單質(zhì)的性質(zhì)可以和氧氣在點燃下反應，可以和濃硝酸加熱下反應，碳單質(zhì)可以和氟氣之間反應，故答案為：ABC；
（2）已知：①CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=a kJ?mol^-1；
②CH₃OH（g）═CO（g）+2H₂（g）△H=bkJ?mol^-1；
根據(jù)蓋斯定律，反應CH₄（g）+H₂O（g）=CH₃OH（g）+H₂（g），可以是①-②得到，所以該反應的△H=（a-b）kJ/mol，
故答案為：CH₄（g）+H₂O（g）=CH₃OH（g）+H₂（g）△H=（a-b）kJ/mol；
（3）①根據(jù)圖示信息知道，H₂Cit^-存在的pH范圍大約在4左右，故答案為：3.8～4.2；
②根據(jù)圖示信息知道：檸檬酸和一定量氨水反應所得溶液的pH約為6.7時，溶液中存在HCit^2-、Cit^3-等離子，所以反應的離子方程式為2H₃Cit+5NH₃?H₂O=HCit^2-+Cit^3-+5NH₄⁺+5H₂O，故答案為：2H₃Cit+5NH₃?H₂O=HCit^2-+Cit^3-+5NH₄⁺+5H₂O；
（4）根據(jù)圖示的信息，結(jié)合原電池等工作原理，原電池的負極是金屬鋅失電子的過程，所以b是負極，a是正極，根據(jù)充電時，電池的正極和電源的正極相接，負極和電源的負極相接，所以充電時b為電源的負極，放電時，正極上發(fā)生得電子的還原反應，反應為：Br₂+2e^-=2Br^-，故答案為：負極；Br₂+2e^-=2Br^-．

點評：本題涉及碳單質(zhì)的性質(zhì)、電化學、熱化學等方面的知識的考查，注意知識的歸納和梳理是關鍵，難度中等．