Question

17．（1）如图1是工业氮气和氢气合成1mol氨气过程中能量变化示意图，请写出该反应的热化学方程式：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=2（a-b）kJ/mol．

（2））依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算．
已知：C（s，石墨）+O₂（g）═C0₂（g）△H₁=-393.5kJ•mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）=H₂O（l）△H₂=-571.6kJ•mol^-1
2C₂H₂（g）+5O₂（g）═4CO₂（g）+2H₂O（l）△H₃=-2599kJ•mol^-1
根据盖斯定律，计算298K时由C（s，石墨）和H₂（g）生成1mol C₂H₂（g）反应的焓变：△H=226.7kJ•mol^-1．
（3）将铁片和锌片放在盛有NaCl溶液（其中滴有酚酞）的表面皿中，如图2所示．
正极上发生的电极反应为2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-
阴极上发生的电极反应为2H⁺+2e^-═H₂↑
（4）如图3是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：
①电池的负极是a（填“a”或“b”）极，负极的电极反应式是：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O．
②电池工作一段时间后电解质溶液的pH减小（填“增大”、“减小”或“不变”）

Answer 1

分析 （1）根据图象中能量变化，写出热化学方程式并标明物质聚集状态；
（2）据已知热化学方程式，利用盖斯定律解答；
（3）将铁片和锌片放在盛有NaCl溶液（其中滴有酚酞）的表面皿中，甲形成原电池反应，锌为负极，铁为正极；
乙为电解反应，铁为阳极被氧化生成亚铁离子，阴极发生还原反应生成氢气；
（4）①燃料电池中，负极上投放燃料，发生失电子发生氧化反应，正极上投放氧气，发生得电子的还原反应；
②根据该燃料电池工作时的总反应中消耗了电解质溶液中的氢氧根离子来回答．

解答 解：（1）图象中生成1mol氨气的能量变化为：aKJ/mol-bKJ/mol=（a-b）KJ/mol，该反应放热，热化学方程式为：N₂（g）+3H₂ （g）═2NH₃（g）△H=2（a-b）kJ/mol，
故答案为：N₂（g）+3H₂ （g）═2NH₃（g）△H=2（a-b）kJ/mol；
（2）已知：①C（s，石墨）+O₂（g）═C0₂（g）△H₁=-393.5kJ•mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H₂=-571.6kJ•mol^-1
③2C₂H₂（g）+5O₂（g）═4CO₂（g）+2H₂O（l）△H₃=-2599kJ•mol^-1
据盖斯定律，（①×4+②-③）÷2得：2C（s，石墨）+H₂（g）=C₂H₂（g）△H=[4×（-393.5KJ/mol）+（-571.6KJ/mol）-（-2599KJ/mol）]÷2=226.7kJ•mol^-1
，故答案为：226.7kJ•mol^-1；
（3）将铁片和锌片放在盛有NaCl溶液（其中滴有酚酞）的表面皿中，甲形成原电池反应，锌为负极，铁为正极；
正极反应的电极方程式为2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-，乙为电解反应，铁为阳极被氧化生成亚铁离子，阴极发生还原反应生成氢气，电极方程式为2H⁺+2e^-═H₂↑，
故答案为：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；2H⁺+2e^-═H₂↑；
（4）①甲烷燃料电池中，通入甲烷的电极a为原电池的负极，负极上是甲烷发生失电子的氧化反应，在碱性环境中电极反应式为：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O，
故答案为：a；CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O；
②根据电池的两极反应，在转移电子一样的情况下，消耗了溶液中的氢氧根离子，所以溶液的碱性减弱，pH减小，
故答案为：减小．

点评 本题考查了热化学方程式书写、盖斯定律的应用、原电池和电解池原理以及甲烷燃料电池的工作原理知识，注意知识的迁移和应用是解题关键，难度不大．