Question

按要求完成下列問題：
（1）在25℃、101kPa下，1g甲醇（液體，分子式為CH₃OH）燃燒生成CO₂和液態(tài)水時放熱22.68kJ．則表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式為

 

；將該反應設計成堿性燃料電池，寫出該電池的負極電極反應方程式

 

．
（2）氫氣是一種清潔能源，氫氣的制取與儲存是氫能源利用領域的研究熱點．
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
以甲烷為原料制取氫氣是工業(yè)上常用的制氫方法．CH₄（g）與H₂O（g）反應生成CO₂（g）和H₂（g）的熱化學方程式為

 

．
（3）已知白磷、紅磷燃燒的熱化學方程式分別為：
P₄（s，白磷）+5O₂=P₄O₁₀（s）；△H=-2986kJ?mol^-1
4P（s，紅磷）+5O₂=P₄O₁₀（s）；△H=-2956kJ?mol^-1
則白磷比紅磷

 

（填“穩(wěn)定”或“不穩(wěn)定”）
（4）已知一定條件下A₂與B₂自發(fā)反應生成AB₃，則反應A₂（g）+3B₂（g）=2AB₃（g） 的△S=

 

0，△H

 

0 （填“＜”、“＞”、“=”）
（5）如圖為電解精煉銀的示意圖，

 

（填a或b）極為含有雜質的粗銀，若b極有少量紅棕色氣體生成，則生成該氣體的電極反應式為

 

．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理,熱化學方程式,電解原理

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）依據燃燒熱概念是1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量，題干所給量計算32g甲醇燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放熱，結合熱化學方程式書寫方法，標注物質聚集狀態(tài)和對應焓變；堿性燃料電池中，甲醇在負極失電子生成碳酸根離子；
（2）依據熱化學方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學方程式；
（3）根據物質的總能量與反應熱的關系判斷，能量越高物質越不穩(wěn)定；
（4）反應自發(fā)進行的判斷依據是△H-T△S＜0，反應自發(fā)進行，△H-T△S＞0，反應非自發(fā)進行；據此判斷；
（5）電解精煉時，含有雜質的金屬作陽極；若陰極有少量紅棕色氣體生成，說明陰極上硝酸根離子得電子生成二氧化氮．

解答： 解：（1）在25℃、101kPa下，1g甲醇（CH₃OH）燃燒生成CO₂和液態(tài)水時放熱22.68kJ．32g甲醇燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放出熱量為725.76KJ；則表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式為：CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.76kJ?mol^-1，堿性燃料電池中，甲醇在負極失電子生成碳酸根離子，其電極方程式為CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O；
故答案為：CH₃OH（l）+

3

2

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 ；
故答案為：CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+659.8kJ?mol^-1；
（3）已知白磷、紅磷燃燒的熱化學方程式分別為：
P₄（s，白磷）+5O₂=P₄O₁₀（s）；△H=-2986kJ?mol^-1
4P（s，紅磷）+5O₂=P₄O₁₀（s）；△H=-2956kJ?mol^-1
等質量的白磷和紅磷完全燃燒，白磷放出的熱量多，相同的狀況下，白磷的能量比紅磷高，則白磷比紅磷不穩(wěn)定，
故答案為：不穩(wěn)定；
（4）已知一定條件下A₂與B₂自發(fā)反應生成AB₃，則反應A₂（g）+3B₂（g）=2AB₃（g），該反應正方向為物質的量減小的方向，則△S＜0，一定條件下能自發(fā)進行，則
△H-T△S＜0，所以＜0，
故答案為：＜；＜；
（5）電解精煉時，粗銀作陽極，純銀作陰極，所以a極為含有雜質的粗銀，若陰極有少量紅棕色氣體生成，說明陰極上硝酸根離子得電子生成二氧化氮，電極反應式為：2H⁺+NO₃^-+e^-=NO₂↑+H₂O，
故答案為：a；2H⁺+NO₃^-+e^-=NO₂↑+H₂O．

點評：本題考查了化學反應與能量、蓋斯定律的應用、燃料電池電極方程式的書寫、反應自發(fā)性的判斷、電解原理的應用等，題目涉及的知識點較多，題目難度中等．