Question

3．能量是一個(gè)世界性的話題，如何充分利用能量、開發(fā)新能源，為人類服務(wù)是廣大科技工作者不懈努力的目標(biāo)．
（1）如圖1所示，組成一個(gè)原電池．

①當(dāng)電解質(zhì)溶液為稀硫酸時(shí)：Cu電極是正（填“正”或“負(fù)”）極，其電極反應(yīng)為2H⁺+2e^-=H₂↑；
②當(dāng)電解質(zhì)溶液為濃硝酸時(shí)：Cu電極是負(fù)極，其電極反應(yīng)為Cu-2e^-=Cu²⁺．
（2）請(qǐng)寫出電解硫酸銅溶液的總化學(xué)方程式2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄．
（3）燃燒氫氣時(shí)耗氧量小，放出熱量多．已知4g H₂燃燒生成液態(tài)水時(shí)放熱為571.6kJ，試寫出表示H₂燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H=-285.6kJ•mol^-1．
（4）圖2是一碳酸鹽燃料電池（MCFC），以水煤氣（CO、H₂）為燃料，一定比例Li₂CO₃和Na₂CO₃低熔混合物為電解質(zhì)．寫出B極發(fā)生的電極反應(yīng)式：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-．
（5）請(qǐng)根據(jù)下面所給出的5個(gè)熱化學(xué)方程式，判斷反應(yīng)④的反應(yīng)熱△H₄是+16.3kJ•mol^-1．
①NH₃（g）+HCl（g）═NH₄Cl（s）△H₁=-176kJ•mol^-1
②NH₃（g）+H₂O（l）═NH₃•H₂O（aq）△H₂=-35.1kJ•mol^-1
③HCl（g）+H₂O（l）═HCl（aq）△H₃=-72.3kJ•mol^-1
④NH₄Cl（s）+H₂O（l）═NH₄Cl（aq）△H₄=？
⑤NH₃•H₂O（aq）+HCl（aq）═NH₄Cl（aq）+H₂O（l）△H₅=-52.3kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）在原電池中，易失電子的電極為負(fù)極，另一個(gè)電極為正極
①當(dāng)電解質(zhì)溶液為稀硫酸時(shí)，鐵易失電子作負(fù)極、Cu作正極，正極上氫離子放電；
②當(dāng)電解質(zhì)溶液為濃硝酸時(shí)，銅易失電子作負(fù)極，負(fù)極上銅失電子生成銅離子；
（2）用惰性電極電解硫酸銅溶液時(shí)，陽極上氫氧根離子放電，陰極上銅離子放電；
（3）4g H₂的物質(zhì)的量是2mol，4g H₂燃燒生成液態(tài)水時(shí)放熱為571.6kJ，則1mol燃燒生成液態(tài)水時(shí)放熱為285.8kJ；
（4）由圖可知，B為正極，氧氣得到電子；
（5）根據(jù)蓋斯定律②-①+③+⑤得到NH₄Cl（s）+H₂O（l）═NH₄Cl（aq）△H₄．

解答 解：（1）①當(dāng)電解質(zhì)溶液為稀硫酸時(shí)，鐵易失電子作負(fù)極、Cu作正極，正極上氫離子放電，Cu電極上電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-=H₂↑，故答案為：正；2H⁺+2e^-=H₂↑；
②當(dāng)電解質(zhì)溶液為濃硝酸時(shí)，鐵和濃硝酸發(fā)生鈍化現(xiàn)象，所以銅易失電子作負(fù)極，負(fù)極上銅失電子生成銅離子，電極反應(yīng)式為Cu-2e^-=Cu²⁺，故答案為：負(fù)；Cu-2e^-=Cu²⁺；
（2）用惰性電極電解硫酸銅溶液時(shí)，陽極上氫氧根離子放電，陰極上銅離子放電，電池反應(yīng)式為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，
故答案為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
（3）4g H₂的物質(zhì)的量是2mol，4g H₂燃燒生成液態(tài)水時(shí)放熱為571.6kJ，則1mol燃燒生成液態(tài)水時(shí)放熱為285.8kJ，則氫氣的燃燒熱化學(xué)方程式為H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H=-285.6 kJ•mol^-1，故答案為：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H=-285.6 kJ•mol^-1；
（4）由圖可知，B為正極，氧氣得到電子，正極反應(yīng)為O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-，故答案為：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-；
（5）①NH₃（g）+HCl（g）═NH₄Cl（s）△H₁=-176kJ•mol^-1
②NH₃（g）+H₂O（l）═NH₃•H₂O（aq）△H₂=-35.1kJ•mol^-1
③HCl（g）+H₂O（l）═HCl（aq）△H₃=-72.3kJ•mol^-1
④NH₄Cl（s）+H₂O（l）═NH₄Cl（aq）△H₄=？
⑤NH₃•H₂O（aq）+HCl（aq）═NH₄Cl（aq）+H₂O（l）△H₅=-52.3kJ•mol^-1．
由蓋斯定律 ②-①+③+⑤得到NH₄Cl（s）+H₂O（l）═NH₄Cl（aq）△H₄=△H₂-△H₁+△H₃+△H₅=+16.3kJ•mol^-1，故答案為：+16.3kJ•mol^-1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電解原理及應(yīng)用，為高頻考點(diǎn)，把握原電池、電解池的工作原理為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，注意（5）中利用蓋斯定律計(jì)算，題目難度不大．