Question

按要求完成下列问题：

（1）在25℃、101kPa下，1g甲醇（液体，分子式为CH₃OH）燃烧生成CO₂和液态水时放热22.68kJ．则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为　　；将该反应设计成碱性燃料电池，写出该电池的负极电极反应方程式　

（2）氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点．

已知：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+206.2kJ•mol^﹣1

CH₄（g）+CO₂（g）=2CO（g）+2H₂（g）△H=﹣247.4kJ•mol^﹣1

以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法．CH₄（g）与H₂O（g）反应生成CO₂（g）和H₂（g）的热化学方程式为　．

（3）已知白磷、红磷燃烧的热化学方程式分别为：

P₄（s，白磷）+5O₂=P₄O₁₀（s）；△H=﹣2986kJ•mol^﹣1

4P（s，红磷）+5O₂=P₄O₁₀（s）；△H=﹣2956kJ•mol^﹣1

则白磷比红磷　（填“稳定”或“不稳定”）

（4）已知一定条件下A₂与B₂自发反应生成AB₃，则反应A₂（g）+3B₂（g）=2AB₃（g） 的△S=　　0，△H　　0 （填“＜”、“＞”、“=”）

（5）如图为电解精炼银的示意图，　a　（填a或b）极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为　　．

Answer 1

考点：

原电池和电解池的工作原理；热化学方程式；电解原理．

专题：

基本概念与基本理论．

分析：

（1）依据燃烧热概念是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，题干所给量计算32g甲醇燃烧生成二氧化碳和液态水放热，结合热化学方程式书写方法，标注物质聚集状态和对应焓变；碱性燃料电池中，甲醇在负极失电子生成碳酸根离子；

（2）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式；

（3）根据物质的总能量与反应热的关系判断，能量越高物质越不稳定；

（4）反应自发进行的判断依据是△H﹣T△S＜0，反应自发进行，△H﹣T△S＞0，反应非自发进行；据此判断；

（5）电解精炼时，含有杂质的金属作阳极；若阴极有少量红棕色气体生成，说明阴极上硝酸根离子得电子生成二氧化氮．

解答：

解：（1）在25℃、101kPa下，1g甲醇（CH₃OH）燃烧生成CO₂和液态水时放热22.68kJ．32g甲醇燃烧生成二氧化碳和液态水放出热量为725.76KJ；则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=﹣725.76kJ•mol^﹣1，碱性燃料电池中，甲醇在负极失电子生成碳酸根离子，其电极方程式为CH₃OH﹣6e^﹣+8OH^﹣═CO₃^2﹣+6H₂O；

故答案为：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=﹣725.76kJ•mol^﹣1；CH₃OH﹣6e^﹣+8OH^﹣═CO₃^2﹣+6H₂O；

（2）①CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=+206.2kJ•mol^﹣1

②CH₄（g）+CO₂（g）═2CO（g）+2H₂（g）△H=﹣247.4kJ•mol^﹣1

①×2﹣②得到CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=206.2×2﹣（﹣247.4）=+659.8kJ•mol^﹣1 ；

故答案为：CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+659.8kJ•mol^﹣1；

（3）已知白磷、红磷燃烧的热化学方程式分别为：

P₄（s，白磷）+5O₂=P₄O₁₀（s）；△H=﹣2986kJ•mol^﹣1

4P（s，红磷）+5O₂=P₄O₁₀（s）；△H=﹣2956kJ•mol^﹣1

等质量的白磷和红磷完全燃烧，白磷放出的热量多，相同的状况下，白磷的能量比红磷高，则白磷比红磷不稳定，

故答案为：不稳定；

（4）已知一定条件下A₂与B₂自发反应生成AB₃，则反应A₂（g）+3B₂（g）=2AB₃（g），该反应正方向为物质的量减小的方向，则△S＜0，一定条件下能自发进行，则

△H﹣T△S＜0，所以＜0，

故答案为：＜；＜；

（5）电解精炼时，粗银作阳极，纯银作阴极，所以a极为含有杂质的粗银，若阴极有少量红棕色气体生成，说明阴极上硝酸根离子得电子生成二氧化氮，电极反应式为：2H⁺+NO₃^﹣+e^﹣=NO₂↑+H₂O，

故答案为：a；2H⁺+NO₃^﹣+e^﹣=NO₂↑+H₂O．

点评：

本题考查了化学反应与能量、盖斯定律的应用、燃料电池电极方程式的书写、反应自发性的判断、电解原理的应用等，题目涉及的知识点较多，题目难度中等．