Question

【題目】能源的開發(fā)、利用與人類社會的可持續(xù)發(fā)展息息相關(guān)，充分利用好能源是擺在人類面前的重大課題。

Ⅰ．已知：①Fe2O3(s)＋3C(石墨)＝2Fe(s)＋3CO(g) ΔH＝a kJ·mol－1

②CO(g)＋l/2O2(g)＝CO2(g) ΔH＝b kJ·mol－1

③C(石墨)＋O2(g)＝CO2(g) ΔH＝c kJ·mol－1

則反應(yīng)4Fe(s)＋3O2(g)＝2Fe2O3(s)的焓變ΔH＝______________kJ·mol－1。

Ⅱ．依據(jù)原電池的構(gòu)成原理，下列化學(xué)反應(yīng)在理論上可以設(shè)計成原電池的是_____（填序號)。

C(s)＋CO2(g)＝2CO(g) ΔH＞0

B．NaOH(aq)＋HCl(aq)＝NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＜0

C．2H2O(l)＝2H2(g)＋O2(g) ΔH＞0

D．CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＜0

若以稀硫酸為電解質(zhì)溶液，則該原電池的正極反應(yīng)式為______________________。

Ⅲ．金剛石和石墨均為碳的同素異形體，它們在氧氣不足時燃燒生成一氧化碳，充分燃燒時生成二氧化碳，反應(yīng)中放出的熱量如下圖所示。

①在通常狀況下，金剛石和石墨中________(填“金剛石”或“石墨”)更穩(wěn)定，石墨的燃燒熱為________。

②12 g石墨在一定量空氣中燃燒，生成氣體36 g，該過程放出的熱量________。

Answer 1

【答案】 6c－6b－2a D O2＋4H+＋4e－=2H2O 石墨 393.5 kJ·mol－1 252.0 kJ

【解析】Ⅰ．已知：①Fe2O3(s)＋3C(石墨)＝2Fe(s)＋3CO(g) ΔH＝a kJ·mol－1； ②CO(g)＋l/2O2(g)＝CO2(g) ΔH＝b kJ·mol－1 ； ③C(石墨)＋O2(g)＝CO2(g) ΔH＝c kJ·mol－1；根據(jù)蓋斯定律，由③×6-②×6-①×2可得反應(yīng)4Fe(s)＋3O2(g)＝2Fe2O3(s)，則ΔH＝6c－6b－2akJ·mol－1；

Ⅱ．設(shè)計成原電池需要是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)；A．C(s)+CO2(g)=2CO(g)是非自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，故A不選；B．NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)，反應(yīng)是復(fù)分解反應(yīng)，不是氧化還原反應(yīng)，故B不選；
C．2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)，反應(yīng)是非自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，故c不選；D．CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)，是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，可以設(shè)計成原電池；故D選；答案為D；D反應(yīng)是甲烷燃料電池，在酸溶液中甲烷燃料電池中燃料在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，正極電極反應(yīng)為O2＋4H+＋4e－=2H2O；

Ⅲ．(1)圖象分析金剛石能量高于石墨，能量越低越穩(wěn)定，所以說明石墨穩(wěn)定，圖象分析1mol石墨完全燃燒生成1mol二氧化碳放出的熱量為393.5kJ，則石墨的燃燒熱為393.5kJmol-1；

(2)12g石墨物質(zhì)的量為1mol，在一定量空氣中燃燒，依據(jù)元素守恒，若生成二氧化碳質(zhì)量為44g，若生成一氧化碳質(zhì)量為28g，生成氣體36g，28g＜36g＜44g，判斷生成的氣體為一氧化碳和二氧化碳?xì)怏w，設(shè)一氧化碳物質(zhì)的量為x，二氧化碳物質(zhì)的量為(1-x)mol，28x+44(1-x)=36g，x=0.5mol，二氧化碳物質(zhì)的量為0.5mol；依據(jù)圖象分析，C(石墨，s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393.5 kJmol-1 ；C(石墨，s)+ O2(g)═CO(g)△H=-110.5 kJmol-1 ，生成二氧化碳和一氧化碳混合氣體放出熱量=393.5 kJmol-1 ×0.5mol+110.5 kJmol-1 ×0.5mol=252KJ；12g石墨在一定量空氣中燃燒，生成氣體36g，該過程放出的熱量為252.0kJ。