Question

17．（1）如圖1是工業(yè)氮氣和氫氣合成1mol氨氣過程中能量變化示意圖，請寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=2（a-b）kJ/mol．

（2））依據(jù)蓋斯定律可以對某些難以通過實驗直接測定的化學(xué)反應(yīng)的焓變進行推算．
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
根據(jù)蓋斯定律，計算298K時由C（s，石墨）和H₂（g）生成1mol C₂H₂（g）反應(yīng)的焓變：△H=226.7kJ•mol^-1．
（3）將鐵片和鋅片放在盛有NaCl溶液（其中滴有酚酞）的表面皿中，如圖2所示．
正極上發(fā)生的電極反應(yīng)為2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-
陰極上發(fā)生的電極反應(yīng)為2H⁺+2e^-═H₂↑
（4）如圖3是甲烷燃料電池原理示意圖，回答下列問題：
①電池的負極是a（填“a”或“b”）極，負極的電極反應(yīng)式是：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O．
②電池工作一段時間后電解質(zhì)溶液的pH減�。ㄌ睢霸龃蟆�、“減小”或“不變”）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖象中能量變化，寫出熱化學(xué)方程式并標(biāo)明物質(zhì)聚集狀態(tài)；
（2）據(jù)已知熱化學(xué)方程式，利用蓋斯定律解答；
（3）將鐵片和鋅片放在盛有NaCl溶液（其中滴有酚酞）的表面皿中，甲形成原電池反應(yīng)，鋅為負極，鐵為正極；
乙為電解反應(yīng)，鐵為陽極被氧化生成亞鐵離子，陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣；
（4）①燃料電池中，負極上投放燃料，發(fā)生失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上投放氧氣，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)；
②根據(jù)該燃料電池工作時的總反應(yīng)中消耗了電解質(zhì)溶液中的氫氧根離子來回答．

解答 解：（1）圖象中生成1mol氨氣的能量變化為：aKJ/mol-bKJ/mol=（a-b）KJ/mol，該反應(yīng)放熱，熱化學(xué)方程式為：N₂（g）+3H₂ （g）═2NH₃（g）△H=2（a-b）kJ/mol，
故答案為：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
據(jù)蓋斯定律，（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
，故答案為：226.7kJ•mol^-1；
（3）將鐵片和鋅片放在盛有NaCl溶液（其中滴有酚酞）的表面皿中，甲形成原電池反應(yīng)，鋅為負極，鐵為正極；
正極反應(yīng)的電極方程式為2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-，乙為電解反應(yīng)，鐵為陽極被氧化生成亞鐵離子，陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，電極方程式為2H⁺+2e^-═H₂↑，
故答案為：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；2H⁺+2e^-═H₂↑；
（4）①甲烷燃料電池中，通入甲烷的電極a為原電池的負極，負極上是甲烷發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，在堿性環(huán)境中電極反應(yīng)式為：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O，
故答案為：a；CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O；
②根據(jù)電池的兩極反應(yīng)，在轉(zhuǎn)移電子一樣的情況下，消耗了溶液中的氫氧根離子，所以溶液的堿性減弱，pH減小，
故答案為：減�。�

點評 本題考查了熱化學(xué)方程式書寫、蓋斯定律的應(yīng)用、原電池和電解池原理以及甲烷燃料電池的工作原理知識，注意知識的遷移和應(yīng)用是解題關(guān)鍵，難度不大．