Question

【题目】世界能源消费的90%以上依靠化学技术。

(1)工业制氢的一个重要反应是利用CO还原H2O(g)。已知：

C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－394 kJ·mol－1

2C(石墨，s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－222 kJ·mol－1

H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－242 kJ·mol－1

则CO还原H2O(g)的热化学方程式为__________________。

(2)氢能被视为最具发展潜力的绿色能源，写出碱式氢氧燃料电池工作时的负极电极反应式：______________________________________________________________。

(3)一种新型锂离子二次电池——磷酸铁锂(LiFePO4)电池。作为正极材料的磷酸铁锂在充、放电时的局部放大示意图如下图，写出该电池充电时的阳极电极反应式：___________。

(4)LiOH是制备锂离子电池正极材料的重要原料，其电解法制备装置如下图。气体a通入淀粉KI溶液中，发现溶液变蓝，持续一段时间后，蓝色逐渐褪去。则M极为电源的_______(填“正”或“负”)极，B极区电解液为_______(填化学式)溶液，该离子交换膜是_______(填“阳”或“阴”)离子交换膜，解释蓝色褪去的原因_________________________________。

Answer 1

【答案】 CO(g)＋H2O(g)===CO2(g) ＋H2(g) ΔH＝－41 kJ·mol－1 H2－2e－＋2OH－===2H2O LiFePO4－xe－===Li(1－x)FePO4＋xLi＋ 负 LiCl 阳 氯气将生成的I2继续氧化为更高价态的碘的化合物

【解析】(1)已知在25℃时：①C(石墨)+O2(g)═CO2(g)△H3=-394kJ/mol，②2C(石墨)+O2(g)=2CO(g)△H2=-222kJ/mol，③H2(g)+ O2(g)═H2O(g)△H2=-242kJ/mol，由盖斯定律，①-③-②×得：CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)，故△H=△H3-△H2-△H1=-394kJ/mol-(-242kJ/mol)-(-111kJ/mol)=-41kJ/mol，故答案为：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H=-41kJ/mol；

(2)燃料电池的负极上是燃料氢气失电子的氧化反应，根据电解质是碱性环境，所以负极上的电极反应式：H2-2e-+2OH-═2H2O，故答案为：H2-2e-+2OH-═2H2O；

(3)充电时发生氧化反应为阳极，电极反应式为：LiFePO4-xe-═Li(1-x)FePO4+xLi+，故答案为：LiFePO4-xe-═Li(1-x)FePO4+xLi+；

(4)电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液，由图可知，左侧生成氢气，则A中氢离子放电，可知A为阴极，M是负极，在A中制备LiOH，Li+由A经过阳离子交换膜向B移动，离子交换膜是阳离子交换膜；B中为LiCl溶液，氯离子放电生成氯气，Cl2将I2氧化成更高价态的碘的化合物，导致蓝色褪去故答案为：负；LiCl；阳；气体a(Cl2)将I2氧化成更高价态的碘的化合物。