Question

17．完成下列热化学方程式（化学方程式、电极反应式、表达式等）的书写：
（1）已知：2Cu（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=Cu₂O（s）；△H=-169kJ•mol^-1，
C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO（g）；△H=-110.5kJ•mol^-1，
Cu（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CuO（s）；△H=-157kJ•mol^-1
用炭粉在高温条件下还原CuO生成Cu₂O固体和CO的热化学方程式是：C（s）+2CuO（s）=Cu₂O（s）+CO（g）△H=+34.5KJ/mol．
（2）镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用，该电池的电解质溶液为KOH溶液，它的充、放电反应按正式进行：Cd+2NiOOH+2H₂O$?_{充电}^{放电}$Cd（OH）₂+2Ni（OH）₂，已知Ni（OH）₂、Cd（OH）₂、NiOOH都难溶于KOH溶液．请写出该电池在放电时的负极电极反应式：Cd-2e^-+2OH^-=Cd（OH）₂和充电时的阳极电极反应式：Ni（OH）₂-e^-+OH^-=NiOOH+H₂O．
（3）以甲烷、空气为反应物，KOH溶液作电解质溶液构成燃料电池，则负极反应式为：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O．用该燃料电池电解水，当消耗1mol甲烷时可生成H₂4mol．

Answer 1

分析 （1）据盖斯定律，利用已知热化学方程式构建待求热化学方程式解答；
（2）原电池中，负极上发生失电子的氧化反应，充电时为电解池，电解池中，与直流电源正极相连的电极是阳极，阳极发生失电子的氧化反应；
（3）甲烷燃料电池中，负极上是甲烷发生失电子的氧化反应，正极上是氧气发生得电子的还原反应，又因为电解质是KOH溶液，不会在电极上放出二氧化碳；据电子守恒计算生成氢气的物质的量．

解答 解：（1）已知：①2Cu（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=Cu₂O（s）；△H=-169kJ•mol^-1，
②C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO（g）；△H=-110.5kJ•mol^-1，
③Cu（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CuO（s）；△H=-157kJ•mol^-1
据盖斯定律，①+②-2×③得：C（s）+2CuO（s）=Cu₂O（s）+CO（g）△H=+34.5KJ/mol，故答案为：C（s）+2CuO（s）=Cu₂O（s）+CO（g）△H=+34.5KJ/mol；
（2）放电时是原电池工作原理，负极上发生失电子的氧化反应，即Cd-2e^-+2OH^-=Cd（OH）₂，充电时是电解池的工作原理，电解池中，与直流电源正极相连的电极是阳极，阳极发生失电子的氧化反应，即发生Ni（OH）₂转化为NiO（OH）的反应：Ni（OH）₂-e^-+OH^-=NiOOH+H₂O，
故答案为：Cd-2e^-+2OH^-=Cd（OH）₂；Ni（OH）₂-e^-+OH^-=NiOOH+H₂O；
（3）甲烷燃料电池以KOH溶液为电解质溶液时，负极上是甲烷发生失电子的氧化反应，又因为电解质是KOH溶液，二氧化碳和氢氧化钾反应得到的是碳酸钾，即CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，消耗1mol甲烷时，转移8mol电子，电解水时，每转移2mol电子生成1mol氢气，所以转移8mol电子，生成4mol氢气，
故答案为：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；4．

点评 本题考查了盖斯定律的应用、原电池和电解池中电极反应式的书写、电化学中电子守恒的应用，题目难度不大．