Question

9．能源與材料、信息被稱為現(xiàn)代社會發(fā)展的三大支柱，化學與能源有著密切聯(lián)系．
（1）如圖1是21LiBH₄/MgH₂體系放氫焓變示意圖，則Mg（s）+2B（s）═MgB₂（s）△H=（a+c-b-d）kJ•mol^-1（用代數式表示）．

（2）以甲醚（CH₃-O-CH₃）、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構成燃料電池．該電池的負極反應式為CH₃OCH₃+16OH^-12e^-=2CO^2-₃+11H₂O．已知參與電極反應的電極材料單位質量放出電能的多少稱為該電池的比能量，關于甲醚堿性燃料電池與乙醇（CH₃CH₂OH）堿性燃料電池的下列說法中正確的是D（填序號）．
A．兩種燃料所含化學建類型完全相同               B．兩種燃料的燃燒熱相同
C．兩種燃料電池的比能量相同                    D．兩種燃料電池的正極反應式相同
（3）如圖2所示的實驗裝置中，丙為用碘化鉀溶液潤濕的濾紙，m、n為夾在濾紙兩端的鉑夾；丁為直流電源，x、y為電源的兩極；G為電流計；A、B、C、D四個電極均為石墨電極．若在兩試管中充滿H₂SO₄溶液后倒立于H₂SO₄溶液的水槽中，閉合K₂，斷開K₁．
①x為電源丁的正極．
②丙電解時反應的離子方程式為2I^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$I₂+H₂↑+2OH^-．
③繼續(xù)電解一段時間后，甲池中A、B極均部分被氣體包圍，此時斷開K₂，閉合K₁，電流計G指針發(fā)生偏轉，則B極的電極反應式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，C極的電極反應式為4OH^-+4e^-=O₂↑+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據反應熱的意義，由圖可知：
2LiBH₄（s）=2LiH（s）+2B（s）+3H₂（g）△H=+（d-a） kJ•mol^-1①
MgH₂（s）=Mg（s））+H₂（g）△H=+（b-a）kJ•mol^-1②
2LiBH₄（s）+MgH₂（s）=2LiH（s）+MgB₂（s）+4H₂（g）△H=+（c-a） kJ•mol^-1③
應用蓋斯定律計算化學反應的焓變；
（2）原電池負極發(fā)生氧化反應，甲醚在負極放電，堿性條件下生成碳酸根與水，原電池反應比直接燃燒能量轉化率高；二甲醚與乙醇的結構不同，所以含有的共價鍵的種類不同，斷鍵時吸收的能量不同；
（3）閉合K₂，斷開K₁時，該甲、乙、丙為電解裝置，據電解硫酸溶液時生成氫氣和氧氣的體積可以判斷電源的正負極；電解KI溶液時，據離子的放電順序書寫電解方程式；甲池中A、B極均部分被氣體包圍時，斷開K₂，閉合K₁，甲為原電池乙為電解池，據此分析．

解答 解：（1）由圖可知：
2LiBH₄（s）=2LiH（s）+2B（s）+3H₂（g）△H=+（d-a） kJ•mol^-1①
MgH₂（s）=Mg（s））+H₂（g）△H=+（b-a）kJ•mol^-1②
2LiBH₄（s）+MgH₂（s）=2LiH（s）+MgB₂（s）+4H₂（g）△H=+（c-a） kJ•mol^-1③
據蓋斯定律③-①-②得：Mg（s）+2B（s）═MgB₂（s）△H=+（a+c-b-d）kJ•mol^-1
故答案為：（a+c-b-d） kJ•mol^-1；
（2）原電池負極發(fā)生氧化反應，甲醚在負極放電，堿性條件下生成碳酸根與水，電極反應式為：CH₃OCH₃+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O，
兩種燃料所含共價鍵數目相同，但是共價鍵種類不同，所以斷鍵時所需能量不相同，所以燃燒熱不同，比能量不相同，但正極上都是氧氣反應，電極反應式相同，所以ABC錯誤，D正確；故答案為：CH₃OCH₃+16OH^-12e^-=2CO^2-₃+11H₂O；D；
（3）閉合K₂，斷開K₁時，該甲、乙、丙為電解裝置，據電解硫酸溶液時生成氫氣和氧氣的體積可以判斷，A為陰極，氫離子在陰極放電生成氫氣，B為陽極，氫氧根離子在陽極放電生成氧氣，所以x為電源的正極；電解KI溶液時，碘離子和氫離子分別在兩極放電，電解的離子方程式為2I^-+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$I₂+H₂↑+2OH^-；甲池中A、B極均部分被氣體包圍時，斷開K₂，閉合K₁，甲為原電池乙為電解池，B電極是正極，氧氣在正極反應，在酸性環(huán)境中反應的電極反應式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，C電極為陽極，氫氧根離子在陽極放電生成氧氣，電極反應式為4OH^-+4e^-=O₂↑+2H₂O，故答案為：正；2I^-+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$I₂+H₂↑+2OH^-；O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；4OH^-+4e^-=O₂↑+2H₂O．

點評 本題考查了蓋斯定律的應用、原電池原理陽極電極反應式書寫、電解原理以及電極反應式書寫，注意電解質溶液中離子的放電順序，題目難度較大．