Question

【题目】能源是人类生活和社会发展的基础，研究化学反应中的能量变化，有助于更好地利用化学反应为生产和生活服务。

(1)天然气和可燃冰(mCH4·nH2O)既是高效洁净的能源，也是重要的化工原料，

①甲烷分子的空间构型为__________，可燃冰(mCH4·nH2O)属于________晶体。

②已知25℃、101kPa时，1g甲烷完全燃烧生成液态水放出55.65kJ热量，则该条件下反应

CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)的△H=______kJ·mol-1

(2)用甲烷-氧气碱性(KOH溶液)燃料电池作电源，电解CuCl2溶液。反应装置如下图所示：

①b电极名称为___________，d电极的电极反应式为_________。

②假设CuCl2溶液足量，当某电极上析出3.2g金属Cu时，理论上燃料电池消耗氧气在标准状况下的体积是______ mL。

(3)在相同条件下，下面各组热化学方程式中，△H1<△H2的是________。(填字母)

A组：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H1 2H2(g)+O2(g)═2H2O(l) △H2

B组：S(g)+O2(g)=SO2(g) △H1 S(s)+O2(g)=SO2(g) △H2

C组：C(s)+1/2O2(g)=CO(g) △H1 C(s)+O2(g)=CO2(g) △H2

D组：CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H1 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2

(4)25℃，10lkPa条件下，14gN2和3gH2应生成NH3的能量变化如下图所示：

己知：①x=1127；

②25℃101kPa下，N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92kJ·mol-1。则y=___________。

(5)金属材料的腐蚀是人类面临的严重问题，金属的防腐对节约能源、保护环境起着十分重要的作用。下列三个装置中，铁被腐蚀速率由快到慢的顺序为_________(填字母)。

Answer 1

【答案】 四面体 分子 -890.4 正极 Cu2++2e-=Cu 560 B 1173 A>C>B

【解析】(1)①甲烷为四面体结构，mCH4nH2O的熔沸点较低，为分子晶体；
②1g甲烷完全燃烧生成液态水放出55.64kJ热量，则1mol甲烷燃烧放出的能量为16×55.64=890.24；

(2)①a极通的是燃料甲烷，所以是负极；d电极与电源的负极相连，为电解池的阴极，发生还原反应，电极反应式为Cu2++2e-=Cu；

②假设CuCl2溶液足量，当某电极上析出3.2g金属Cu时，整个电路转移的物质的量为×2=0.05mol×2=0.1mol，消耗氧气的物质的量为×2=0.025mol，所以需氧气的体积为0.025mol×22.4L/mol=0.56L=560mL；

(3)A组：2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H1，2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H2，气态水具有的能量大于液态水，所以氢气燃烧生成气态水时放出的热量较少，生成液态水时放出的热量较多，氢气的燃烧反应为放热反应，△H小于零，反应放热越多，则△H越小，所以△H1＞△H2；B组：固体硫燃烧时要先变为气态硫，过程吸热，所以气态硫具有的能量高，即气态硫放出的热量多，但反应热为负值，所以△H1＜△H2；C组：1mol碳完全燃烧放出的热量大于不完全燃烧放出的热量，但反应热为负值，所以△H1＞△H2；D组：2molCO完全燃烧放出的热量大于1molCO完全燃烧放出的热量，但反应热为负值，所以△H1＞△H2；故答案为B组；

(4)该反应放热，反应热=反应物的键能-生成物的键能，氮气和氢气反应生成氨气的热化学方程式为： N2(g)+ H2(g)=NH3(g)△H=x-y kJmol-1，则N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=2(x-y)kJmol-1=-92kJmol-1，所以x-y=-46，又因x=1127，所以y=1173；

(5)C发生化学腐蚀，A中铁发生电化学腐蚀，B中锌比铁活泼，铁做原电池的正极而被保护，电化学腐蚀的速率大于化学腐蚀的速率，腐蚀速率由快到慢的顺序为A＞C＞B。