Question

（16分）能源短缺是人类社会面临的重大问题，利用化学反应可实现多种形式的能量相互转化。请回答以下问题：

（1）由气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量叫键能。从化学键的角度分析，化学反应的过程就是旧键断裂和新键的形成过程。已知反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) △H＝－93 kJ·mol－1。试根据表中所列键能数据，计算a 的数值为 kJ／mol。

化学键	H－H	N－H	N≡N
键能/kJ·mol－1	436	a	945

（2）甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。已知在常压下有如下变化：

① 2CH3OH(l)＋3O2(g)＝2CO2(g)＋4H2O(g) ΔH ＝a kJ／mol

② H2O(g)＝H2O(l) ΔH ＝b kJ／mol

写出液态甲醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水的热化学方程式： 。

（3）可利用甲醇燃烧反应设计一个燃料电池。如下图1，用Pt作电极材料，用氢氧化钾溶液作电解质溶液，在两个电极上分别充入甲醇和氧气。

①写出燃料电池正极的电极反应式 。

②若利用该燃料电池提供电源，与图1右边烧杯相连，在铁件表面镀铜，则铁件应是 极（填“A”或”B”）；当铁件的质量增重6.4g时，燃料电池中消耗氧气的标准状况下体积为 L。

（4）如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图2装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾（电解槽内的阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过）。

①该电解槽的阳极反应式为 ，单位时间内通过阴离子交换膜的离子数与通过阳离子交换膜的离子数的比值为 。

②从出口D导出的溶液是 （填化学式）。

Answer 1

（1）391（2分）（2）2CH3OH(l)+3O2=2CO2(g)+4H2O(l)△H=(a+4b)KJ/mol(3分)（△H算错扣1分）（3）①O2+2H2O+4e-=4OH-(2分)；②B；（1分）；1.12（2分）（4）①4OH--4e-=2H2O+O2(2H2O-4e-=O2+4H+)(2分)；1:2（1分）②KOH（1分）

【解析】

试题分析：（1）根据反应热=反应物的键能总和-生成物的键能总和=436×3+945-6a=-93，解a=391KJ/mol。（2）根据盖斯定律分析，方程式①+4×②得出热化学方程式为：2CH3OH(l)+3O2=2CO2(g)+4H2O(l)△H=(a+4b)KJ/mol。（3）①甲醇在负极反应，氧气在正极反应，正极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-(2分)；②电镀时镀件连接阴极，所以铁件连接B极；当铁件上增重6.4克，即析出铜6.4克，所以转移电子0.2摩尔，根据电子守恒，所以需要氧气的物质的量为0.05摩尔，标准状况下体积为1.12。（4）①电解池阳极是溶液中氢氧根离子放电，4OH--4e-=2H2O+O2↑(2H2O-4e-=O2↑+4H+)(2分)；通过阴离子交换膜的离子为硫酸根离子，通过阳离子交换膜的离子为钾离子，根据电荷守恒，离子交换后溶液仍保持电中性，所以交换的硫酸根离子和钾离子的比值为1:2。②D为阴极，是溶液中的氢离子反应，所以剩余溶液为KOH。

考点：原电池和电解池的原理。