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【题目】利用化学反应可以为人类提供能源,也可用来解决环境问题。

(1)已知某些化学键的键能数据如下:

化学键

H-H

O=O

O-H

键能kJ·mol-1

436

495

463

①写出H2与O2反应生成水蒸气的热化学方程式____________

②利用该反应设计成燃料电池,已知该电池每发1kW·h电能生成360g水蒸气,则该电池的能量转化率为_____%(结果保留三位有效数字)。

(2)三室式电渗析法可以处理含K2SO4的废水,原理如图所示,两极均为惰性电极,ab为阳离子交换膜,cd为阴离子交换膜。

①阴极区的pH______(填“升高”或“降低”)

②阳极发生的电极反应式为__________

③当电路中通过1mol电子的电量时,阴极上生成气体的体积为_____L(标准状况)。

【答案】 2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) △H =-485kJ·mol-1 74.2 升高 4OH-4e===2H2O+O2↑(或 2H2O-4e=== O2↑+4H+ 11.2

【解析】(1)①反应热等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和

②电池的能量转化率为=实际产生的热量/理论产生的热量×100%;

(2)三室式电解含K2SO4的废水,两极均为惰性电极,阳极水电离出的氢氧根离子放电,生成氧气和氢离子阴极水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根离子

(1)①反应热等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和,因此反应热是436 kJ·mol-1×2+495 kJ·mol-1-463 kJ·mol-1×4=-485kJ·mol-1,所以H2与O2反应生成水蒸气的热化学方程式为:2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) △H =-485kJ·mol-1

答案为:2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) △H =-485kJ·mol-1

②1度电的能量为3600kJ,按照反应的化学方程式的化学能量的计算每生成2mol水蒸气放出485 kJ的热量,则生成360g水蒸气放出热量=485 kJ×=4850 kJ,

能量转化率为100%=74.2%,

答案为:74.2;

(2)①阴极氢离子放电生成氢气和氢氧根离子阴极区的pH升高

阳极氢氧根离子放电,生成氧气和氢离子阳极发生的电极反应式为4OH-4e===2H2O+O2↑(或 2H2O-4e=== O2↑+4H+);

③当电路中通过1mol电子的电量时,阴极会有0.5molH2生成,阴极上生成气体标况下体积为11.2L。

答案为升高 ;4OH-4e===2H2O+O2↑(或 2H2O-4e=== O2↑+4H+); 11.2。

练习册系列答案
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(一) 实验室测定KI溶液中I-的含量

量取25.00mLKI溶液溶液于250mL锥形瓶中,分别加入少量稀H2SO4和稍过量的NH4Fe(SO4)2·12H2O溶液,摇匀。小火加热蒸发至碘完全升华,取下锥形瓶冷却后,加入稀H2SO4,再加入几滴二苯胺磺酸钠(用作指示剂,被强氧化剂氧化为紫色),用0.0250mol·L-1标准K2Cr2O7溶液进行滴定至终点。重复3次,平均每次消耗K2Cr2O7溶液20.00mL(已知反应:①2Fe3++2I-=2Fe2++I2 ②6Fe2++Cr2O72-+14H+==6Fe3++2Cr3++7H2O

(1)在滴定过程中,下列操作(其他操作正确)会造成测定结果有误差的是_________________

A.终点读数时俯视读数,滴定前平视读数

B.锥形瓶水洗后未干燥

C.滴定管未用标准K2Cr2O7溶液润洗

D.盛标准K2Cr2O7溶液的滴定管,滴定前有气泡,滴定后无气泡

(2)该实验达到滴定终点时,现象为__________________

(3)根据滴定有关数据,该KI溶液中I-含量是________g·L-1

(二) 某实验小组认为氧气可以氧化KI 溶液中的I-,其做了下列实验探究影响该反应的因素。

实验

气体a

编号及现象

空气(含HCl)

Ⅰ.溶液迅速呈黄色

空气(含CO2)

Ⅱ.长时间后,溶液呈很浅的黄色

空气

Ⅲ.长时间后,溶液无明显变化

(4)装置A (含导管)的名称为_________________

(5)通入a为空气(含HCl)时,发生反应的离子方程式为______________________

(6)实验Ⅲ的作用是________________________

(7)用CCl4萃取Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的溶液,萃取后下层溶液的颜色均无色。取萃取后上层溶液,用淀粉检验:Ⅰ、Ⅱ的溶液变蓝;Ⅲ的溶液未变蓝。溶液变蓝说明Ⅰ、Ⅱ中生成了__________________________

(8)查阅资料: I2易溶于KI 溶液。下列实验证实了该结论并解释Ⅰ、Ⅱ的萃取现象。

现象X是_____。用KI萃取Ⅰ、Ⅱ的溶液,萃取后下层溶液颜色均无色的原因是_________________

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②曲线b表示的物质为
③为提高CO2的平衡转化率,除改变温度外,还可采取的措施是
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时间(min)
浓度(mol/L)

0

10

20

30

40

50

NO

1.00

0.58

0.40

0.40

0.48

0.48

N2

0

0.21

0.30

0.30

0.36

0.36

CO2

0

0.21

0.30

0.30

0.36

0.36

①T1℃时,该反应的平衡常数K=
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据上表中的数据判断改变的条件可能是(答一种即可).
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