Question

【題目】根據(jù)要求填空

（1）打火機(jī)、運(yùn)動會中的火炬一般采用丙烷(C3H8)為燃料。丙烷熱值較高，污染較小，是一種優(yōu)良的燃料。已知一定量丙烷完全燃燒生成CO2和1molH2O(l)過程中的能量變化如圖，請寫出表示丙烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式：__。

（2）CO與H2反應(yīng)還可制備CH3OH，CH3OH可作為燃料使用，用CH3OH和O2組合形成的質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖：

①電池總反應(yīng)為2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，則c電極是__(填“正極”或“負(fù)極”)，c電極的反應(yīng)方程式為___。

②用該燃料電池電解1L飽和食鹽水（足量），當(dāng)燃料電池消耗0.56L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）氧氣時，溶液pH=___(不考慮溶液體積變化）。

（3）有人設(shè)想以N2和H2為反應(yīng)物，以溶有A的稀鹽酸為電解質(zhì)溶液，可制造出既能提供電能，又能固氮的新型燃料電池，裝置如圖所示，電池正極的電極反應(yīng)式是__，該反應(yīng)能設(shè)計成原電池的原因是__。A是__（填物質(zhì)名稱）。

Answer 1

【答案】C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2215.0kJ/mol 負(fù)極 CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+ 13 N2+8H++6e-=2NH4+ 合成氨是放熱的氧化還原反應(yīng) 氯化銨

【解析】

⑴根據(jù)圖像計算4mol放出的熱量，再寫丙烷燃燒的熱化學(xué)方程式。

⑵①由圖可知，電子由電極c移動電極b，而在原電池中，電子由負(fù)極流向正極，因此c電極為負(fù)極；CH3OH在負(fù)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，生成CO2；②先算0.56L氧氣的物質(zhì)的量，再算反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移電子數(shù)；根據(jù)電子轉(zhuǎn)移計算反應(yīng)生成n(OH－)，再計算溶液c(OH－)，再計算溶液中c(H+)，再計算溶液的pH。

⑶根據(jù)反應(yīng)N2+3H2=2NH3，正極發(fā)生的是得電子的還原反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)；合成氨的過程為放熱的氧化還原反應(yīng)可以設(shè)計成原電池。

⑴丙烷燃燒的化學(xué)方程式為C3H8(g) + 5O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l)，由圖像可知，當(dāng)反應(yīng)生成1mol H2O(l)時放出的熱量為553.75 kJmol1，因此反應(yīng)生成4molH2O(l)時放出的熱量為553.75kJmol1×4=2215.0 kJmol1，因此該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g) +4H2O(l) ΔH=2215.0 kJmol1；故答案為：C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=2215.0 kJmol1。

⑵①由圖可知，電子由電極c移動電極b，而在原電池中，電子由負(fù)極流向正極，因此c電極為負(fù)極；CH3OH在負(fù)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，生成CO2，反應(yīng)過程中，碳元素由2價變?yōu)?/span>+4價，失去6個電子，電解質(zhì)溶液中使用質(zhì)子交換膜，只允許H+通過，因此c電極的電極反應(yīng)式為：CH3OH 6e + H2O = CO2 + 6H+；故答案為：負(fù)極；CH3OH 6e + H2O = CO2 + 6H+。

②0.56L氧氣的物質(zhì)的量，反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.025mol×4=0.1mol；電解飽和NaCl溶液時，陰極的電極反應(yīng)式為2H2O+2e－ = 2OH－+H2↑，因此反應(yīng)生成n(OH－)=0.1mol，則溶液中，因此溶液的pH=13；故答案為：13。

⑶利用N2和H2進(jìn)行的固氮反應(yīng)為N2+3H2=2NH3，正極發(fā)生的是得電子的還原反應(yīng)，因此正極的電極反應(yīng)式為N2 + 8H+ + 6e = 2NH4+，負(fù)極的電極反應(yīng)式為3H26 e = 6H+；因此可得A為NH4Cl；該反應(yīng)能設(shè)計成原電池是由于合成氨的過程為放熱的氧化還原反應(yīng)；故答案為：N2 + 8H+ + 6e = 2NH4+；合成氨是放熱的氧化還原反應(yīng)；氯化銨。