Question

【題目】能源是人類生活和社會發(fā)展的基礎(chǔ)，研究化學反應中的能量變化，有助于更好地利用化學反應為生產(chǎn)和生活服務。

(1)天然氣和可燃冰(mCH4·nH2O)既是高效潔凈的能源，也是重要的化工原料，

①甲烷分子的空間構(gòu)型為__________，可燃冰(mCH4·nH2O)屬于________晶體。

②已知25℃、101kPa時，1g甲烷完全燃燒生成液態(tài)水放出55.65kJ熱量，則該條件下反應

CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)的△H=______kJ·mol-1

(2)用甲烷-氧氣堿性(KOH溶液)燃料電池作電源，電解CuCl2溶液。反應裝置如下圖所示：

①b電極名稱為___________，d電極的電極反應式為_________。

②假設CuCl2溶液足量，當某電極上析出3.2g金屬Cu時，理論上燃料電池消耗氧氣在標準狀況下的體積是______ mL。

(3)在相同條件下，下面各組熱化學方程式中，△H1<△H2的是________。(填字母)

A組：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H1 2H2(g)+O2(g)═2H2O(l) △H2

B組：S(g)+O2(g)=SO2(g) △H1 S(s)+O2(g)=SO2(g) △H2

C組：C(s)+1/2O2(g)=CO(g) △H1 C(s)+O2(g)=CO2(g) △H2

D組：CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H1 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2

(4)25℃，10lkPa條件下，14gN2和3gH2應生成NH3的能量變化如下圖所示：

己知：①x=1127；

②25℃101kPa下，N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92kJ·mol-1。則y=___________。

(5)金屬材料的腐蝕是人類面臨的嚴重問題，金屬的防腐對節(jié)約能源、保護環(huán)境起著十分重要的作用。下列三個裝置中，鐵被腐蝕速率由快到慢的順序為_________(填字母)。

Answer 1

【答案】 四面體 分子 -890.4 正極 Cu2++2e-=Cu 560 B 1173 A>C>B

【解析】(1)①甲烷為四面體結(jié)構(gòu)，mCH4nH2O的熔沸點較低，為分子晶體；
②1g甲烷完全燃燒生成液態(tài)水放出55.64kJ熱量，則1mol甲烷燃燒放出的能量為16×55.64=890.24；

(2)①a極通的是燃料甲烷，所以是負極；d電極與電源的負極相連，為電解池的陰極，發(fā)生還原反應，電極反應式為Cu2++2e-=Cu；

②假設CuCl2溶液足量，當某電極上析出3.2g金屬Cu時，整個電路轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量為×2=0.05mol×2=0.1mol，消耗氧氣的物質(zhì)的量為×2=0.025mol，所以需氧氣的體積為0.025mol×22.4L/mol=0.56L=560mL；

(3)A組：2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H1，2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H2，氣態(tài)水具有的能量大于液態(tài)水，所以氫氣燃燒生成氣態(tài)水時放出的熱量較少，生成液態(tài)水時放出的熱量較多，氫氣的燃燒反應為放熱反應，△H小于零，反應放熱越多，則△H越小，所以△H1＞△H2；B組：固體硫燃燒時要先變?yōu)闅鈶B(tài)硫，過程吸熱，所以氣態(tài)硫具有的能量高，即氣態(tài)硫放出的熱量多，但反應熱為負值，所以△H1＜△H2；C組：1mol碳完全燃燒放出的熱量大于不完全燃燒放出的熱量，但反應熱為負值，所以△H1＞△H2；D組：2molCO完全燃燒放出的熱量大于1molCO完全燃燒放出的熱量，但反應熱為負值，所以△H1＞△H2；故答案為B組；

(4)該反應放熱，反應熱=反應物的鍵能-生成物的鍵能，氮氣和氫氣反應生成氨氣的熱化學方程式為： N2(g)+ H2(g)=NH3(g)△H=x-y kJmol-1，則N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=2(x-y)kJmol-1=-92kJmol-1，所以x-y=-46，又因x=1127，所以y=1173；

(5)C發(fā)生化學腐蝕，A中鐵發(fā)生電化學腐蝕，B中鋅比鐵活潑，鐵做原電池的正極而被保護，電化學腐蝕的速率大于化學腐蝕的速率，腐蝕速率由快到慢的順序為A＞C＞B。