Question

16．（1）已知H-H 鍵能為436kJ•mol^-1，H-N鍵鍵能為391kJ•mol^-1，根據(jù)化學方程式：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1．則N≡N鍵的鍵能是945.6kJ•mol^-1
（2）事實證明，能設計成原電池的反應通常是放熱反應，下列化學反應在理論上可以設計成原電池的是B．
A．C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H＞0
B．2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（1）△H＜0
C．NaOH（aq）+HC1（aq）═NaC1（aq）+H₂O（1）△H＜0
（3）以KOH溶液為電解質溶液，依據(jù)所選反應設計一個原電池，其正極的電極反應式O₂+4e^一+2H₂O=4OH^一．
（4）電解原理在化學工業(yè)中有著廣泛的應用．現(xiàn)將你設計的原電池通過導線與圖中電解池相連，其中為 a電解液，X和Y均為惰性電極，則
①若a為CuSO₄溶液，則電解時的化學反應方程式為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄．
②若電解含有0.04molCuSO₄和0.04molNaCl的混合溶液400ml，當陽極產(chǎn)生的氣體672mL（標準狀況下）時，溶液的pH=1（假設電解后溶液體積不變）．

Answer 1

分析 （1）舊鍵斷裂吸收的能量減去新鍵生成釋放的能量值即為反應熱，1molN₂含有1molN≡N，1molH₂含有1molH-H，1molNH₃含有3molN-H，依據(jù)△H=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能進行計算；
（2）常溫下屬于氧化還原反應的放熱反應，可設計為原電池，存在元素化合價變化的反應為氧化還原反應；
（3）氫氧燃料堿性電池中，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應；
（4）①若電解硫酸銅溶液時，陽極上氫氧根離子放電，陰極上銅離子放電，據(jù)此寫出電池反應式；
②根據(jù)轉移電子守恒計算陰極上析出的物質，再根據(jù)氧氣計算生成的C（H⁺），從而得出其pH．

解答 解：（1）已知：H-H鍵能為436kJ/mol，N-H鍵鍵能為391kJ/mol，令N≡N鍵的鍵能為x，
對于反應N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，
反應熱=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能，故△H=xkJ/mol+3×436kJ/mol-2×3×391=-92.4kJ/mol
解得：x≈945.6kJ/mol，故答案為：945.6 kJ•mol^-1；
（2）A．C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H＞0，為氧化還原反應，但為吸熱反應，不能設計為原電池，故A錯誤；
B．2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（1）△H＜0，為氧化還原反應，為放熱反應，能設計為原電池，故B正確；
C．NaOH（aq）+HC1（aq）=NaC1（aq）+H₂O（1）△H＜0，不屬于氧化還原反應，不能設計為原電池，故C錯誤；
故選B；
（3）以KOH溶液為電解質溶液，氫氧燃料堿性電池中，正極上氧氣得電子和水反應生成氫氧根離子，電極反應式為：O₂+4e^一+2 H₂O=4OH^一，故答案為：O₂+4e^一+2H₂O=4OH^一；（3）O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-
（4）①電解硫酸銅溶液時，陽極上生成氧氣，陰極上生成銅，同時溶液中生成硫酸，所以電池反應式為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，故答案為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
②電解含有0.04molCuSO₄和0.04molNaCl的混合溶液400ml，陽極上先生成氯氣后生成氧氣，陰極上先生成銅，后生成氫氣，陽極上氯氣完全析出時，氯氣的體積=$\frac{0.04mol}{2}$×22.4L/mol=448mL＜672mL，所以陽極上還有224mL氧氣，陽極上轉移電子的物質的量=0.04mol×1+$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.08mol，陰極上銅完全析出時，需要電子的物質的量=0.04mol×2=0.08mol，所以陰極上不析出氫氣，生成224mL氧氣時，陽極附近同時生成C（H⁺）=$\frac{\frac{0.224L}{22.4L/mol}×4}{0.4L}$=0.1mol/L，所以溶液的pH=1，
故答案為：1．

點評 本題考查構成原電池的條件、電解池的有關計算等知識點，難點是（4）中溶液pH的計算，只有明確陰陽極上析出的物質才能正確解答，為易錯點