Question

9．Ⅰ．（1）人们把拆开1mol化学键所吸收的能量看成该化学键的键能．
已知N₂、O₂分子中化学键的键能分别是946kJ•mol^-1、497kJ•mol^-1查阅资料获知如下反应的热化学方程式．
N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180kJ•mol^-1
N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+68kJ•mol^-1
2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-221kJ•mol^-1
C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
①一定条件下，N₂与O₂反应生成NO能够自发进行，其原因是△S＞0，NO分子中化学键的键能为631.5kJ•mol^-1
②CO与NO₂反应的热化学方程式为4CO（g）+2NO₂（g）═4CO₂（g）+N₂（g）△H=-1200kJ•mol^-1．
Ⅱ．熔融状态下，钠的单质和FeCl₂能组成可充电电池（装置示意图如下），反应原理为：2Na+FeCl₂ $?_{充电}^{放电}$  Fe+2NaCl放电时，电池的正极反应式为Fe²⁺+2e^-=Fe；充电时，钠（写物质名称）电极接电源的负极；该电池的电解质为β-Al₂O₃．

Answer 1

分析 （1）①凡是△S＞0的反应都有利于反应的自发进行，根据旧键断裂吸收的能量减去新键生成释放的能量值即为化学反应所吸收的能量，结合N₂、O₂分子中化学键的键能分别是946kJ•mol^-1、497kJ•mol^-1，N₂（g）+O₂（g）=2NO（g），△H=+180kJ•mol^-1可以计算NO分子中化学键的键能；
②结合盖斯定律，利用后三个化学方程式就可以求出反应的焓变；
（2）熔融状态下，Na的单质和FeCl₂能组成可充电电池，反应原理为：2Na+FeCl₂Fe+2NaCl，放电时，为原电池，Fe²⁺在正极放电生成Fe，；充电时，即为电解质池，电池的负极与外接电源的负极相连；电池的电解质为β-Al₂O₃．

解答 解：（1）①根据影响反应能否自发进行的因素有△S、△H，凡是△S＞0和△H＜0的反应都有利于反应的自发进行，N₂与O₂反应生成NO或NO₂时的△S＞0，根据N₂、O₂分子中化学键的键能分别是946kJ•mol^-1、497kJ•mol^-1以及反应N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180kJ•mol^-1可设NO分子中化学键的键能为X，则有：946kJ•mol^-1+497kJ•mol^-1-2X=180kJ•mol^-1得：X=631.5kJ•mol^-1，
故答案为：△S＞0；631.5；
②已知N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H₁=+180kJ•mol^-1，N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H₂=+68kJ•mol^-1，2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H₃=-221kJ•mol^-1，C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₄=-393.5kJ•mol^-1，根据盖斯定律，化学方程式为4CO（g）+2NO₂（g）=4CO₂（g）+N₂（g）△H=4△H₄-2△H₃-△H₂=-1200 kJ•mol^-1，
故答案为：-1200kJ•mol^-1；
（2）熔融状态下，Na的单质和FeCl₂能组成可充电电池，反应原理为：2Na+FeCl₂Fe+2NaCl，放电时，为原电池，原电池的正极发生还原反应，Fe²⁺在正极放电生成Fe，正极反应式为，Fe²⁺+2e^-=Fe；充电时，即为电解质池，根据电解池原理，接电源负极的为电解池的阴极，在阴极上氧化剂发生还原反应，结合图可知，电极材料是钠，电池的电解质为β-Al₂O₃，
故答案为：Fe²⁺+2e^-=Fe；钠；β-Al₂O₃．

点评 本题考查了盖斯定律的应用和反应热的计算、原电池和电解池原理的应用，题目难度中等，侧重于考查学生的分析能力和计算能力．