Question

能量是一个世界性的话题，如何充分利用能量、开发新能源，为人类服务是广大科技工作者不懈努力的目标．

（1）如图1所示，组成一个原电池．
①当电解质溶液为稀硫酸时：Cu电极是

 

 （填“正”或“负”）极，其电极反应为

 

；
②当电解质溶液为浓硝酸时：Cu电极是

 

极，其电极反应为

 

．
（2）请写出用惰性电极电解硫酸铜溶液的总化学方程式

 

．
（3）燃烧氢气时耗氧量小，放出热量多．已知4g H₂燃烧生成液态水时放热为571.6kJ，试写出表示H₂燃烧热的热化学方程式为：

 

．
（4）如图2是一碳酸盐燃料电池（MCFC），以水煤气（CO、H₂）为燃料，一定比例Li₂CO₃和Na₂CO₃低熔混合物为电解质．写出B极发生的电极反应式：

 

．
（5）将TiO₂转化为TiCl₄是工业冶炼金属钛的主要反应之一．已知：
TiO₂（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（l）+O₂（g）△H=+140.5kJ/mol
C（s，石墨）+

1

2

O₂（g）═CO（g）△H=-110.5kJ/mol
则反应TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s，石墨）═TiCl₄（l）+2CO（g）的△H是

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理,热化学方程式,用盖斯定律进行有关反应热的计算,电解原理

专题：

分析：（1）①当电解质溶液为稀硫酸时：Fe易失电子作负极、Cu作正极，正极上氢离子得电子生成氢气；
②当电解质溶液为浓硝酸时：铁和浓硝酸发生钝化现象，Cu易失电子作负极、Fe作正极，负极上铜失电子发生氧化反应；
（2）用惰性电极电解硫酸铜溶液时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，阴极上铜离子放电生成铜，同时电解质溶液中还生成硫酸；
（3）4g氢气的物质的量是2mol，2mol氢气完全燃烧生成液态水放出571.6kJ，则1mol氢气完全燃烧生成液态水放出285.8kJ热量；
（4）根据图知，B上通入的是氧化剂氧气，所以作正极，正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子；
（5）TiO₂（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（l）+O₂（g）△H=+140.5kJ/mol ①
C（s，石墨）+

1

2

O₂（g）═CO（g）△H=-110.5kJ/mol ②
将方程式①+2②得TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s，石墨）═TiCl₄（l）+2CO（g），△H进行相应的改变．

解答： 解：（1）①当电解质溶液为稀硫酸时：Fe易失电子作负极、Cu作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑，故答案为：正；2H⁺+2e^-=H₂↑；
②当电解质溶液为浓硝酸时：铁和浓硝酸发生钝化现象，Cu易失电子作负极、Fe作正极，负极上铜失电子发生氧化反应，电极反应式为Cu-2e^-=Cu²⁺，
故答案为：负；Cu-2e^-=Cu²⁺；
（2）用惰性电极电解硫酸铜溶液时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，阴极上铜离子放电生成铜，同时电解质溶液中还生成硫酸，电池反应式为2CuSO₄+2H₂O

电解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，故答案为：2CuSO₄+2H₂O

电解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
（3）4g氢气的物质的量是2mol，2mol氢气完全燃烧生成液态水放出571.6kJ，则1mol氢气完全燃烧生成液态水放出285.8kJ热量，其燃烧热化学方程式为 H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol，故答案为：H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol；
（4）根据图知，B上通入的是氧化剂氧气，所以作正极，正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子，电极反应式为O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-，故答案为：O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-；
（5）TiO₂（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（l）+O₂（g）△H=+140.5kJ/mol ①
C（s，石墨）+

1

2

O₂（g）═CO（g）△H=-110.5kJ/mol ②
将方程式①+2②得TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s，石墨）═TiCl₄（l）+2CO（g），则△H=（+140.5kJ/mol）+2（-110.5kJ/mol）=-80.5kJ/mol，
故答案为：-80.5kJ/mol．

点评：本题考查原电池和电解池原理、盖斯定律、燃烧热等知识点，侧重考查基本理论，注意不能根据金属的活泼性强弱判断正负极，要根据失电子难易程度判断正负极，为易错点．