Question

2．能源的開發(fā)、利用與人類社會的可持續(xù)發(fā)展息息相關(guān)，充分利用好能源是擺在人類面前的重大課題．
Ⅰ．已知：①Fe₂O₃（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H=a KJ•mol^-1
②CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=b KJ•mol^-1
③C（石墨）+O₂（g）═CO₂（g）△H=c KJ•mol^-1
則反應(yīng)4Fe（s）+3O₂（g）═2Fe₂O₃（s）的焓變△H=6c-6b-2aKJ•mol^-1．
Ⅱ．依據(jù)原電池的構(gòu)成原理，下列化學(xué)反應(yīng)在理論上可以設(shè)計成原電池的是D（填序號）．
A．C（s）+CO₂（g）═2CO（g）△H＞0
B．NaOH（aq）+HCl（aq）═NaCl（aq）+H₂O（l）△H＜0
C．2H₂O（l）=2H₂（g）+O₂（g）△H＞0
D．CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H＜0
若以稀硫酸為電解質(zhì)溶液，則該原電池的正極反應(yīng)式為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O．
Ⅲ．金剛石和石墨均為碳的同素異形體，它們在氧氣不足時燃燒生成一氧化碳，充分燃燒時生成二氧化碳，反應(yīng)中放出的熱量如圖所示．

①在通常狀況下，金剛石和石墨中石墨（填“金剛石”或“石墨”）更穩(wěn)定，石墨的燃燒熱為393.5kJ?mol^-1．
②12g石墨在一定量空氣中燃燒，生成氣體36g，該過程放出的熱量252.0 kJ．

Answer 1

分析 Ⅰ．依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學(xué)方程式；
Ⅱ．常溫下屬于氧化還原反應(yīng)的放熱反應(yīng)，可設(shè)計為原電池，存在元素化合價變化的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)；根據(jù)正極氧氣放電與氫離子反應(yīng)生成水；
Ⅲ．①依據(jù)物質(zhì)能量越高，物質(zhì)越不穩(wěn)定；依據(jù)圖象判斷石墨的燃燒熱；
②依據(jù)極值計算判斷生成的氣體組成，結(jié)合熱化學(xué)方程式計算得到．

解答 解：Ⅰ．已知：Fe₂O₃（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H=a kJ•mol^-1 ①
CO（g）+l/2O₂（g）=CO₂（g）△H=b kJ•mol^-1 ②
C（石墨）+O₂（g）=CO₂（g）△H=c kJ•mol^-1 ③
依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律：③×6-②×6-①×2得到：4Fe（s）+3O₂（g）=2Fe₂O₃（s）△H=（6c-6b-2a） kJ/mol，
故答案為：6c-6b-2a；
Ⅱ．A．C（s）+CO₂（g）=2CO（g）△H＞0為氧化還原反應(yīng)，但為吸熱反應(yīng)，不能設(shè)計為原電池，故A錯誤；
B．NaOH（aq）+HCl（aq）=NaCl（aq）+H₂O（l）△H＜0不屬于氧化還原反應(yīng)，不能設(shè)計為原電池，故B錯誤；
C．2H₂O（l）=2H₂（g）+O₂（g）△H＞0為氧化還原反應(yīng)，但為吸熱反應(yīng)，不能設(shè)計為原電池，故C錯誤；
D．CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H＜0為氧化還原反應(yīng)，為放熱反應(yīng)，能設(shè)計為原電池，故D正確；
正極氧氣放電與氫離子形成水，正極反應(yīng)式為：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，
故答案為：D；O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；
Ⅲ．①圖象分析金剛石能量高于石墨，能量越低越穩(wěn)定，所以說明石墨穩(wěn)定，圖象分析1mol石墨完全燃燒生成1mol二氧化碳放出的熱量為393.5kJ，則石墨的燃燒熱為393.5kJ?mol^-1；
故答案為：石墨；393.5kJ?mol^-1；
②12g石墨物質(zhì)的量為1mol，在一定量空氣中燃燒，依據(jù)元素守恒，若生成二氧化碳質(zhì)量為44g，若生成一氧化碳質(zhì)量為28g，生成氣體36g，28g＜36g＜44g，判斷生成的氣體為一氧化碳和二氧化碳氣體，設(shè)一氧化碳物質(zhì)的量為x，二氧化碳物質(zhì)的量為（1-x）mol，28x+44（1-x）=36g，x=0.5mol，二氧化碳物質(zhì)的量為0.5mol；依據(jù)圖象分析，C（石墨，s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5 kJ•mol^-1 ；C（石墨，s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H=-110.5 kJ•mol^-1
生成二氧化碳和一氧化碳混合氣體放出熱量=393.5 kJ•mol^-1 ×0.5mol+110.5 kJ•mol^-1 ×0.5mol=252KJ；12g石墨在一定量空氣中燃燒，生成氣體36g，該過程放出的熱量為252.0kJ；
故答案為：252.0 kJ．

點評 本題考查了反應(yīng)熱的計算、蓋斯定律的運用、原電池等知識點，注重了高考的熱點知識的考查，有利于學(xué)生鞏固基礎(chǔ)知識和基本技能，注意原電池的設(shè)計為該題的難點，題目難度中等．