Question

（1）以CO₂为碳源制取低碳有机物一直是化学领域的研究热点，CO₂加氢制取低碳醇的反应如下：
反应Ⅰ：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol
反应Ⅱ：2CO₂（g）+6H₂（g）=CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）△H=-173.6kJ/mol
写出由CH₃OH（g）合成CH₃CH₂OH（g）的反应的热化学方程式

 

．
（2）高铁酸钾（K₂FeO₄）是铁的一种重要化合物，具有极强的氧化性
①电解法是工业上制备K₂FeO₄的一种方法．以铁为阳极电解氢氧化钠溶液，然后在阳极溶液中加入KOH．电解时阳极发生反应生成FeO₄^2-，该电极反应式为

 

．
②与MnO₂-Zn电池类似，K₂FeO₄-Zn也可以组成碱性电池，K₂FeO₄在电池中作正极材料，其电极反应式为FeO₄^2-+3e^-+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-，则该电池总反应的离子方程式为

 

．
（3）a mol FeS与b mol FeO投入到VL、c mol/L的硝酸溶液中充分反应产生NO气体，所得澄清溶液成分可看作是Fe（NO₃）₃、H₂SO₄的混合液，则反应中未被还原的硝酸可能为

 

．
①（a+b）×63g；  ②（a+b）×189g；  ③（a+b）mol； ④VC-

9a+b

3

mol．

Answer 1

考点：热化学方程式,化学方程式的有关计算,电解原理

专题：计算题,化学反应中的能量变化,电化学专题

分析：（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到；
（2）①电解时阳极发生反应生成FeO₄^2-，依据化合价的变化和电荷守恒书写电极反应；
②原电池的负极发生氧化反应，正极电极反应式为：①FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O→Fe（OH）₃+5OHˉ；负极电极反应为：②Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂；依据电极反应的电子守恒，①×2+②×3合并得到电池反应为：3Zn+2FeO₄^2-+8H₂O=3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4OHˉ；
（3）分情况讨论：
1）当硝酸恰好反应时，生成硝酸铁的硝酸就是未被还原的硝酸，根据铁离子的物质的量计算未被还原的硝酸的物质的量即可．
2）当硝酸过量时，除去生成一氧化氮的硝酸就是未被还原的硝酸，根据氧化还原反应中得失电子守恒计算被还原的硝酸，硝酸总量-被还原的硝酸=未被还原的硝酸．

解答： 解：（1）已知：反应I：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0 kJ?mol^-1
反应II：2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）△H=-173.6kJ?mol^-1
根据盖斯定律Ⅱ-I×2得：2CH₃OH（g）=CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）；△H=-75.6 kJ?mol^-1；
故答案为：2CH₃OH（g）=CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）△H=-75.6 kJ?mol^-1；
（2）①阳极是铁失电子在碱性溶液中发生氧化反应生成FeO₄^2-；电极反应为：Fe+8OHˉ-6eˉ=FeO₄^2-+4H₂O；
故答案为：Fe+8OHˉ-6eˉ=FeO₄^2-+4H₂O；
②原电池的负极发生氧化反应，正极电极反应式为：①FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O→Fe（OH）₃+5OHˉ；负极电极反应为：②Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂；依据电极反应的电子守恒，①×2+②×3合并得到电池反应为：3Zn+2FeO₄^2-+8H₂O=3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4OHˉ；
故答案为：3Zn+2FeO₄^2-+8H₂O=2Fe（OH）₃+3Zn（OH）₂+4OH^-；
（3）分情况讨论：
1）当硝酸恰好反应时，amolFeS与bmolFeO被氧化生成Fe（NO₃）₃，根据铁原子守恒找出铁原子和硝酸的关系式：
amolFeS+bmolFeO→（amol+bmol）Fe→（amol+bmol）Fe（NO₃）₃→3（amol+bmol）HNO₃，所以未被还原的硝酸的质量=3（amol+bmol）×63g/mol=（a+b）×189g，故②正确．
2）当硝酸过量时，amolFeS与bmolFeO生成Fe（NO₃）₃和H₂SO₄失去的电子数=amol[（3-2）+（6-（-2））]+bmol（3-2）=（9a+b）mol，氧化还原反应中得失电子数相等，所以硝酸得到（9a+b）mol电子生成一氧化氮，一个硝酸分子得到3个电子生成NO，所以被还原的硝酸的物质的量=

9a+b

3

mol，未被还原的硝酸的物质的量=（Vc-

9a+b

3

）mol，故④正确．
故选②④．

点评：本题考查学生阅读题目获取信息的能力、电解原理的应用，原电池的工作原理的应用，电极反应，电极产物的判断等，难度中等，要求学生要有扎实的基础知识和灵活运用知识解决问题的能力，注意基础知识的全面掌握．