Question

5．能量是一個世界性的話題，如何充分利用能量、開發(fā)新能源，為人類服務(wù)是廣大科技工作者不懈努力的目標(biāo)．

（1）如圖1所示，組成一個原電池．
①當(dāng)電解質(zhì)溶液為稀硫酸時：Cu電極的電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-=H₂↑；
②當(dāng)電解質(zhì)溶液為濃硝酸時：Cu電極是負(fù)（填“正”或“負(fù)”）極．
（2）①若用惰性電極電解某CuSO₄溶液．請寫出開始電解時反應(yīng)的總化學(xué)方程式2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
②若電解足量的KCl溶液，電解一段時間后，要使該溶液恢復(fù)到電解前溶液的體積和濃度，則應(yīng)加入適量的氯化氫（填寫物質(zhì)的名稱）．
（3）氫氣具有熱值高，產(chǎn)物無污染等優(yōu)點，是一種理想的新能源．已知4g H₂完全燃燒生成液態(tài)水時放出熱量為571.6kJ，試寫出表示H₂燃燒熱的熱化學(xué)方程式：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol．
（4）發(fā)射衛(wèi)星時，可用肼（N₂H₄）為燃料和二氧化氮（NO₂）作氧化劑，兩者反應(yīng)生成氮氣和氣態(tài)水．已知：
①N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+70kJ•mol^-1；
②N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-543kJ•mol^-1；
試寫出液態(tài)N₂H₄和氣態(tài)NO₂反應(yīng)生成氣態(tài)N₂和氣態(tài)H₂O的熱化學(xué)方程式：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O （g）△H=-1156kJ•mol^-1．
（5）水煤氣可作為工業(yè)上的一種能源（利用C和H₂O氣在高溫下產(chǎn)生CO和H₂）．圖2是一碳酸鹽燃料電池（MCFC），以水煤氣（若水煤氣中CO和H₂的物質(zhì)的量之比為1：1）為燃料，一定比例Li₂CO₃和Na₂CO₃低熔混合物為電解質(zhì)．則B極是燃料電池的正極（填寫“正極”或“負(fù)極”）；寫出該燃料電池的總反應(yīng)式：CO+H₂+O₂=CO₂+H₂O；寫出A極發(fā)生的電極反應(yīng)式：CO+H₂+2CO₃^2--4e^-=3CO₂+H₂O．

Answer 1

分析 （1）①當(dāng)電解質(zhì)溶液為稀硫酸時：Fe易失電子作負(fù)極、Cu作正極，正極上氫離子得電子生成氫氣；
②當(dāng)電解質(zhì)溶液為濃硝酸時：鐵和濃硝酸發(fā)生鈍化現(xiàn)象，Cu易失電子作負(fù)極、Fe作正極；
（2）①用惰性電極電解硫酸銅溶液時，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，陰極上銅離子放電生成銅，同時電解質(zhì)溶液中還生成硫酸；
②若電解足量的KCl溶液，溶液中氯離子在陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氫離子在陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)少什么加什么分析判斷；
（3）4g氫氣的物質(zhì)的量是2mol，2mol氫氣完全燃燒生成液態(tài)水放出571.6kJ，則1mol氫氣完全燃燒生成液態(tài)水放出285.8kJ熱量；
（4））①N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+70kJ•mol^-1
②N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-543kJ•mol^-1
依據(jù)蓋斯定律②×2-①計算得到；
（5）碳酸鹽燃料電池中通氧氣的電極一定為正極，通入燃料的電極一定為負(fù)極，氧氣在該電極上發(fā)生還原反應(yīng)．

解答 解：（1）①當(dāng)電解質(zhì)溶液為稀硫酸時：Fe易失電子作負(fù)極、Cu作正極，正極上氫離子得電子生成氫氣，電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-=H₂↑，故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；
②當(dāng)電解質(zhì)溶液為濃硝酸時：鐵和濃硝酸發(fā)生鈍化現(xiàn)象，Cu易失電子作負(fù)極、Fe作正極，故答案為：負(fù)；
（2）①用惰性電極電解硫酸銅溶液時，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，陰極上銅離子放電生成銅，同時電解質(zhì)溶液中還生成硫酸，電池反應(yīng)式為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，故答案為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
②若電解足量的KCl溶液，溶液中氯離子在陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氫離子在陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)少什么加什么，則恢復(fù)原溶液濃度需要加入析出的物質(zhì)，即加入氯化氫可以恢復(fù)，故答案為：氯化氫；
（3）4g氫氣的物質(zhì)的量是2mol，2mol氫氣完全燃燒生成液態(tài)水放出571.6kJ，則1mol氫氣完全燃燒生成液態(tài)水放出285.8kJ熱量，其燃燒熱化學(xué)方程式為 H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol，故答案為：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol；
（4）①N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+70kJ•mol^-1
②N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-543kJ•mol^-1
依據(jù)蓋斯定律②×2-①得到，2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O （g）△H=-1156kJ•mol^-1；
故答案為：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O （g）△H=-1156kJ•mol^-1 ；
（5）碳酸鹽燃料電池中通氧氣的電極一定為正極，通入燃料的電極一定為負(fù)極，則A為負(fù)極，反應(yīng)為：CO+H₂+2CO₃^2--4e^-=3CO₂+H₂O；氧氣在該電極上發(fā)生還原反應(yīng)，所以B為正極，反應(yīng)為：2CO₂+O₂+4e^-=2CO₃^2-；所以總反應(yīng)為：CO+H₂+O₂=CO₂+H₂O，故答案為：正極；CO+H₂+O₂=CO₂+H₂O；CO+H₂+2CO₃^2--4e^-=3CO₂+H₂O．

點評 本題考查原電池和電解池原理、蓋斯定律、燃燒熱等知識點，側(cè)重考查基本理論，注意不能根據(jù)金屬的活潑性強(qiáng)弱判斷正負(fù)極，要根據(jù)失電子難易程度判斷正負(fù)極，為易錯點．