Question

（16分）能源短缺是人類社會(huì)面臨的重大問題，利用化學(xué)反應(yīng)可實(shí)現(xiàn)多種形式的能量相互轉(zhuǎn)化。請(qǐng)回答以下問題：

（1）由氣態(tài)基態(tài)原子形成1mol化學(xué)鍵釋放的最低能量叫鍵能。從化學(xué)鍵的角度分析，化學(xué)反應(yīng)的過程就是舊鍵斷裂和新鍵的形成過程。已知反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) △H＝－93 kJ·mol－1。試根據(jù)表中所列鍵能數(shù)據(jù)，計(jì)算a 的數(shù)值為 kJ／mol。

化學(xué)鍵	H－H	N－H	N≡N
鍵能/kJ·mol－1	436	a	945

（2）甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景。已知在常壓下有如下變化：

① 2CH3OH(l)＋3O2(g)＝2CO2(g)＋4H2O(g) ΔH ＝a kJ／mol

② H2O(g)＝H2O(l) ΔH ＝b kJ／mol

寫出液態(tài)甲醇完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式： 。

（3）可利用甲醇燃燒反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)燃料電池。如下圖1，用Pt作電極材料，用氫氧化鉀溶液作電解質(zhì)溶液，在兩個(gè)電極上分別充入甲醇和氧氣。

①寫出燃料電池正極的電極反應(yīng)式 。

②若利用該燃料電池提供電源，與圖1右邊燒杯相連，在鐵件表面鍍銅，則鐵件應(yīng)是 極（填“A”或”B”）；當(dāng)鐵件的質(zhì)量增重6.4g時(shí)，燃料電池中消耗氧氣的標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為 L。

（4）如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法，那么可以設(shè)想用如圖2裝置電解硫酸鉀溶液來制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀（電解槽內(nèi)的陽離子交換膜只允許陽離子通過，陰離子交換膜只允許陰離子通過）。

①該電解槽的陽極反應(yīng)式為 ，單位時(shí)間內(nèi)通過陰離子交換膜的離子數(shù)與通過陽離子交換膜的離子數(shù)的比值為 。

②從出口D導(dǎo)出的溶液是 （填化學(xué)式）。

Answer 1

（1）391（2分）（2）2CH3OH(l)+3O2=2CO2(g)+4H2O(l)△H=(a+4b)KJ/mol(3分)（△H算錯(cuò)扣1分）（3）①O2+2H2O+4e-=4OH-(2分)；②B；（1分）；1.12（2分）（4）①4OH--4e-=2H2O+O2(2H2O-4e-=O2+4H+)(2分)；1:2（1分）②KOH（1分）

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)反應(yīng)熱=反應(yīng)物的鍵能總和-生成物的鍵能總和=436×3+945-6a=-93，解a=391KJ/mol。（2）根據(jù)蓋斯定律分析，方程式①+4×②得出熱化學(xué)方程式為：2CH3OH(l)+3O2=2CO2(g)+4H2O(l)△H=(a+4b)KJ/mol。（3）①甲醇在負(fù)極反應(yīng)，氧氣在正極反應(yīng)，正極反應(yīng)為：O2+2H2O+4e-=4OH-(2分)；②電鍍時(shí)鍍件連接陰極，所以鐵件連接B極；當(dāng)鐵件上增重6.4克，即析出銅6.4克，所以轉(zhuǎn)移電子0.2摩爾，根據(jù)電子守恒，所以需要氧氣的物質(zhì)的量為0.05摩爾，標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為1.12。（4）①電解池陽極是溶液中氫氧根離子放電，4OH--4e-=2H2O+O2↑(2H2O-4e-=O2↑+4H+)(2分)；通過陰離子交換膜的離子為硫酸根離子，通過陽離子交換膜的離子為鉀離子，根據(jù)電荷守恒，離子交換后溶液仍保持電中性，所以交換的硫酸根離子和鉀離子的比值為1:2。②D為陰極，是溶液中的氫離子反應(yīng)，所以剩余溶液為KOH。

考點(diǎn)：原電池和電解池的原理。