Question

15．（1）已知H-H 鍵能為436kJ•mol^-1，H-N鍵鍵能為391kJ•mol^-1，根據(jù)化學(xué)方程式：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1．則N≡N鍵的鍵能是945.6kJ•mol^-1
（2）事實(shí)證明，能設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)通常是放熱反應(yīng)，下列化學(xué)反應(yīng)在理論上可以設(shè)計(jì)成原電池的是^B．
A．C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H＞0      B．2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（1）△H＜0
C．NaOH（aq）+HC1（aq）=NaC1（aq）+H₂O（1）△H＜0
（3）以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，依據(jù)所選反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，其正極的電極反應(yīng)式O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-．
（4）電解原理在化學(xué)工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用．現(xiàn)將你設(shè)計(jì)的原電池通過導(dǎo)線與圖中電解池相連，其中為 a電解液，X和Y均為惰性電極，則  
①若a為CuSO₄溶液，則電解時(shí)的化學(xué)反應(yīng)方程式為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄．
②若電解含有0.04molCuSO₄和0.04molNaCl的混合溶液400ml，
當(dāng)陽極產(chǎn)生的氣體672mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）時(shí)，溶液的pH=1（假設(shè)電解后溶液體積不變）．
③若用此電解裝置模擬工業(yè)精煉銅，則應(yīng)將a改為CuSO₄或CuCl₂溶液，并將Y極換成粗銅（填“X”或“Y”）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)熱△H=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能，據(jù)此計(jì)算；
（2）能夠設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)還必須是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)；
（3）氫氧燃料電池中氧氣在正極上反應(yīng)；
（4）①若電解硫酸銅溶液時(shí)，陽極上氫氧根離子放電，陰極上銅離子放電，據(jù)此寫出電池反應(yīng)式；
②根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計(jì)算陰極上析出的物質(zhì)，再根據(jù)氧氣計(jì)算生成的C（H⁺），從而得出其pH；
③工業(yè)精煉銅時(shí)，陽極是粗銅，電解液為含銅離子的溶液．

解答 解：（1）已知：H-H鍵能為436kJ•mol^-1，N-H鍵鍵能為391kJ•mol^-1，令N≡N的鍵能為x，
對(duì)于反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1．
反應(yīng)熱△H=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能，故x+3×436kJ•mol^-1-2×3×391kJ•mol^-1=-92.4kJ•mol^-1
解得：x=945.6kJ•mol^-1，故答案為：945.6kJ•mol^-1；
（2）能夠設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)還必須是放熱的氧化還原反應(yīng)，故答案為：B；
（3）以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，氫氧燃料電池中氧氣在正極上反應(yīng)生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，故答案為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
（4）①電解硫酸銅溶液時(shí)，陽極上生成氧氣，陰極上生成銅，同時(shí)溶液中生成硫酸，所以電池反應(yīng)式為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，故答案為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
②電解含有0.04molCuSO₄和0.04molNaCl的混合溶液400ml，陽極上先生成氯氣后生成氧氣，陰極上先生成銅，后生成氫氣，陽極上氯氣完全析出時(shí)，氯氣的體積=$\frac{0.04mol}{2}$×22.4L/mol=448mL＜672mL，所以陽極上還有224mL氧氣，陽極上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=0.04mol×1+$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.08mol，陰極上銅完全析出時(shí)，需要電子的物質(zhì)的量=0.04mol×2=0.08mol，所以陰極上不析出氫氣，生成224mL氧氣時(shí)，陽極附近同時(shí)生成C（H⁺）=$\frac{\frac{0.224L}{22.4L/mol}×4}{0.4L}$=0.1mol/L，所以溶液的pH=1，
故答案為：1；
③工業(yè)精煉銅時(shí)，陽極是粗銅，電解液為含銅離子的溶液CuSO₄或CuCl₂，故答案為：CuSO₄或CuCl₂；Y．

點(diǎn)評(píng) 本題考查構(gòu)成原電池的條件、電解池的有關(guān)計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，難點(diǎn)是（4）中溶液pH的計(jì)算，只有明確陰陽極上析出的物質(zhì)才能正確解答，為易錯(cuò)點(diǎn)