Question

7．碳及其化合物與人類的生活、生產(chǎn)緊密聯(lián)系．
（1）已知1g甲烷完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時放出Q kJ的熱量，寫出表示甲烷燃燒熱的熱化學方程式：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-16Q kJ/mol
（2）已知：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+130kJ•mol^-1，
2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-220kJ•mol^-1．斷開1mol H-H鍵、O═O鍵分別需要吸收436kJ、496kJ的熱量，則斷開1mol O-H鍵需要吸收的熱量為C
A．332kJ      B．118kJ
C．462kJ      D．360kJ
（3）以CO₂和H₂O為原料制備HCOOH和O₂的原電池原理如圖1．電極a、b表面發(fā)生的電極反應式分別為：
a：2H₂O-4e^-═O₂↑+4H⁺，b：CO₂+2H⁺+2e^-=HCOOH．
（4）圖2中用石墨作電極，在一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO₂氣體．則陽極產(chǎn)生ClO₂的電極反應式為Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺，用平衡移動原理解釋陰極區(qū)pH增大的原因：在陰極發(fā)生2H⁺+2e^-=H₂↑，H⁺濃度減小，使得H₂O?OH^-+H⁺的平衡向右移動，OH^-濃度增大，pH增大．

Answer 1

分析 （1）1g甲烷完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時放出Q kJ的熱量，則1mol甲烷完全燃燒，放出熱量QkJ×16=16QkJ，結合焓變?yōu)樨摌O物質(zhì)的狀態(tài)書寫熱化學方程式，以此來解答；
（2）根據(jù)蓋斯定律計算水分解反應的焓變，化學反應的焓變△H=反應物的鍵能之和-生成物鍵能之和進行計算；
（3）由圖可知，左室投入水，生成氧氣與氫離子，電極a表面發(fā)生氧化反應，為負極，右室通入二氧化碳，酸性條件下生成HCOOH，電極b表面發(fā)生還原反應，為正極；
（4）由題意可知，氯離子放電生成ClO₂，由元素守恒可知，有水參加反應，同時生成氫離子；電解中H⁺濃度減小，使得H₂O?OH^-+H⁺的平衡向右移動．

解答 解：（1）1g甲烷完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時放出Q kJ的熱量，則1mol甲烷完全燃燒，放出熱量QkJ×16=16QkJ，則表示燃燒熱的熱化學方程式為CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-16QkJ/mol，
故答案為：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-16Q kJ/mol；
（2）已知①C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+130kJ•mol^-1，
②2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-220kJ•mol^-1
①×2-②得：2H₂O（g）═O₂（g）+2H₂（g）△H=（2×130+220）kJ•mol^-1=480kJ•mol^-1，
設O-H鍵能為akJ•mol^-1，則4a-496-2×436=480，
解得a=462．
故選C；
（3）由圖可知，左室投入水，生成氧氣與氫離子，電極a表面發(fā)生氧化反應，為負極，電極反應式為2H₂O-4e^-═O₂↑+4H⁺，右室通入二氧化碳，酸性條件下生成HCOOH，電極b表面發(fā)生還原反應，為正極，電極反應式為2CO₂+4e^-+4H⁺═2HCOOH，
故答案為：2H₂O-4e^-═O₂↑+4H⁺；CO₂+2H⁺+2e^-=HCOOH；
（4）由題意可知，陽極氯離子放電生成ClO₂，由元素守恒可知，有水參加反應，同時生成氫離子，電極反應式為：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺；電解中陰極H⁺濃度減小，使得H₂O?OH^-+H⁺的平衡向右移動，溶液的pH增大，
故答案為：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺；在陰極發(fā)生2H⁺+2e^-=H₂↑，H⁺濃度減小，使得H₂O?OH^-+H⁺的平衡向右移動，OH^-濃度增大，pH增大．

點評 本題考查熱化學方程式的書寫、蓋斯定律的應用以及化學反應的能量和化學鍵鍵能之間的關系以及電化學原理等，為高頻考點，側重分析與應用能力的考查，注意知識的遷移和應用是關鍵，難度中等．