Question

【題目】能源與材料、信息被稱為現(xiàn)代社會發(fā)展的三大支柱，化學(xué)與能源有著密切聯(lián)系。

（1）下表中的數(shù)據(jù)表示破壞1 mol化學(xué)鍵需消耗的能量(即鍵能，單位為kJ·mol－1)：

化學(xué)鍵	H—H	Cl-Cl	H—Cl
鍵能	436	243	431

請根據(jù)以上信息寫出氫氣在氯氣中燃燒生成氯化氫氣體的熱化學(xué)方程式_______。

（2）天然氣是一種重要的清潔能源和化工原料，其主要成分為甲烷。

①以甲烷、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構(gòu)成燃料電池。該電池的負(fù)極反應(yīng)式為___________________________。

②將質(zhì)量相等的鐵棒和石墨棒分別插入CuCl2溶液中，鐵棒接甲烷燃料電池負(fù)極，石墨棒接該電池正極，一段時(shí)間后測得鐵棒比石墨棒增加了6.4克。寫出鐵棒電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式________； 則理論上消耗CH4的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為_____。

（3）如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，丙為用碘化鉀溶液潤濕的濾紙，m、n為夾在濾紙兩端的鉑夾；丁為直流電源，x、y為電源的兩極；G為電流計(jì)；A、B、C、D四個(gè)電極均為石墨電極。若在兩試管中充滿H2SO4溶液后倒立于H2SO4溶液的水槽中，閉合K2，斷開K1。

①丙電解時(shí)反應(yīng)的離子方程式為______________。

②繼續(xù)電解一段時(shí)間后，甲池中A、B極均部分被氣體包圍，此時(shí)斷開K2，閉合K1，電流計(jì)G指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則B極的電極反應(yīng)式為__________________，C極的電極反應(yīng)為__________________。

Answer 1

【答案】 H2(g)+Cl2(g)==2HCl(g) △H=-183kJ/mol CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O Cu2＋＋2e－===Cu 0.56L 2I-+2H2O= I2+H2↑+2OH- O2+4e-+4H+=2H2O 4OH--4e－=O2↑+2H2O

【解析】（1）根據(jù)方程式：H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)；ΔH =E（反應(yīng)物）-E（生成物）=436+243-2×431=－183 kJ/mol，熱化學(xué)方程式為：H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ΔH＝－183 kJ/mol 。

（2）①該燃料電池中，負(fù)極上甲烷失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，電極反應(yīng)式為CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O。

②將質(zhì)量相等的鐵棒和石墨棒分別插入CuCl2溶液中，鐵棒接甲烷燃料電池負(fù)極，石墨棒接該電池正極，所以鐵棒為陰極，電極反應(yīng)式：Cu2＋＋2e－===Cu ，

電解CuCl2溶液時(shí)，陰極上銅離子得電子生成銅，其電子來源于甲烷失去的電子

根據(jù)CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O ， Cu2＋＋2e－===Cu 則有CH4-8e- -4Cu關(guān)系，故石墨棒增加了6.4克是Cu的質(zhì)量，則消耗CH4的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為(6.4g╳22.4L/mol)÷（64g/mol╳4）=0.56L。

（3）①閉合K2、斷開K1，則構(gòu)成電解池。A、B兩極產(chǎn)生的氣體體積之比為2:1，所以氣體分別是氫氣和氧氣。則A是陰極，B是陽極。所以m是陽極，n是陰極，y是電源的負(fù)極，x是電源的正極，D是陽極，C是陰極。

丙為用碘化鉀溶液潤濕的濾紙電解時(shí)離子方程式：2I-+2H2O= I2+H2↑+2OH-

②甲池中A、B極均部分被氣體包圍，此時(shí)，當(dāng)閉合K 1 ，斷開K 2 時(shí)，甲池形成原電池，A極為原電池的負(fù)極，B極為正極，發(fā)生氧化反應(yīng)，在酸性環(huán)境中電極反應(yīng)式為：O2+4e-+4H+=2H2O。乙池形成電解池，C極的電極為陽極，OH-在陽極放電生成O2，電極反應(yīng)式為：4OH- - 4e－ = O2 ↑+ 2H2O