Question

8．世界能源消費(fèi)的90%以上依靠化學(xué)技術(shù)．

（1）工業(yè)制氫的一個重要反應(yīng)是利用CO還原H₂O（g）．已知：
C（石墨）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-394kJ/mol
2C（石墨）+O₂（g）=2CO（g）△H₂=-222kJ/mol
H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O （g）△H₃=-242kJ/mol
則CO還原H₂O（g）的熱化學(xué)方程式為CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol．
（2）氫能被視為最具發(fā)展?jié)摿Φ木G色能源，寫出堿式氫氧燃料電池工作時的負(fù)極電極反應(yīng)：H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O．
（3）一種新型鋰離子二次電池--磷酸鐵鋰（LiFePO₄）電池，作為正極材料的磷酸鐵鋰在充、放電時的局部放大示意圖如圖1，寫出該電池充電時陽極電極反應(yīng)：LiFePO₄-xe^-═Li_（1-x）FePO₄+xLi⁺．
（4）LiOH是制備鋰離子電池正極材料的重要原料，其電解法制備的裝置如圖2．氣體a通入淀粉KI溶液中，發(fā)現(xiàn)溶液變藍(lán)，持續(xù)一段時間后，藍(lán)色逐漸褪去．則M極為電源的負(fù)（填“正”或“負(fù)”）極，B極區(qū)電解液為LiCl溶液（填化學(xué)式），該離子交換膜是陽（填“陽”或“陰”）離子交換膜．解釋藍(lán)色褪去的原因氣體a（Cl₂）將I₂氧化成更高價態(tài)的碘的化合物．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學(xué)方乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)進(jìn)行加減構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式，反應(yīng)熱也乘以相應(yīng)的系數(shù)并進(jìn)行相應(yīng)的加減，據(jù)此計算；
（2）燃料電池的負(fù)極上是燃料失電子的氧化反應(yīng)，根據(jù)電解質(zhì)環(huán)境書寫電極反應(yīng)式；
（3）在電解池的陽極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，據(jù)此回答；
（4）電解制備LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液，由圖可知，左側(cè)生成氫氣，則A中氫離子放電，可知A為陰極，在A中制備LiOH，Li⁺由A經(jīng)過陽離子交換膜向B移動；B中為LiCl溶液，氯離子放電生成氯氣，據(jù)此回答．

解答 解：（1）已知在25℃時：
①2C（石墨）+O₂（g）=2CO（g）△H₂=-222kJ/mol
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H₂=-242kJ/mol
③C（石墨）+O₂（g）═CO₂（g）△H₃=-394kJ/mol
由蓋斯定律，③-②-①×$\frac{1}{2}$得：CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g），故△H=△H₃-△H₂-△H₁=-394kJ/mol-（-242kJ/mol）-（-111kJ/mol）=-41kJ/mol，
故答案為：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41 kJ/mol；
（2）燃料電池的負(fù)極上是燃料氫氣失電子的氧化反應(yīng)，根據(jù)電解質(zhì)是堿性環(huán)境，所以負(fù)極上的電極反應(yīng)式：H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O，故答案為：H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O；
（3）充電時發(fā)生氧化反應(yīng)為陽極，電極反應(yīng)式為：LiFePO₄-xe^-═Li_（1-x）FePO₄+xLi⁺
，故答案為：LiFePO₄-xe^-═Li_（1-x）FePO₄+xLi⁺；
（4）電解制備LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液，由圖可知，左側(cè)生成氫氣，則A中氫離子放電，可知A為陰極，M是負(fù)極，在A中制備LiOH，Li⁺由A經(jīng)過陽離子交換膜向B移動，離子交換膜是陽離子交換膜；B中為LiCl溶液，氯離子放電生成氯氣，Cl₂將I₂氧化成更高價態(tài)的碘的化合物，導(dǎo)致藍(lán)色褪去故答案為：LiCl；陽；氣體a（Cl₂）將I₂氧化成更高價態(tài)的碘的化合物．

點(diǎn)評 題考查反應(yīng)熱有關(guān)計算，注意利用蓋斯定律構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式，題目側(cè)重于考查學(xué)生的計算能力，題目難度中等