Question

【題目】根據要求填空

（1）打火機、運動會中的火炬一般采用丙烷(C3H8)為燃料。丙烷熱值較高，污染較小，是一種優(yōu)良的燃料。已知一定量丙烷完全燃燒生成CO2和1molH2O(l)過程中的能量變化如圖，請寫出表示丙烷燃燒熱的熱化學方程式：__。

（2）CO與H2反應還可制備CH3OH，CH3OH可作為燃料使用，用CH3OH和O2組合形成的質子交換膜燃料電池的結構示意圖如圖：

①電池總反應為2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，則c電極是__(填“正極”或“負極”)，c電極的反應方程式為___。

②用該燃料電池電解1L飽和食鹽水（足量），當燃料電池消耗0.56L（標準狀況下）氧氣時，溶液pH=___(不考慮溶液體積變化）。

（3）有人設想以N2和H2為反應物，以溶有A的稀鹽酸為電解質溶液，可制造出既能提供電能，又能固氮的新型燃料電池，裝置如圖所示，電池正極的電極反應式是__，該反應能設計成原電池的原因是__。A是__（填物質名稱）。

Answer 1

【答案】C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2215.0kJ/mol 負極 CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+ 13 N2+8H++6e-=2NH4+ 合成氨是放熱的氧化還原反應 氯化銨

【解析】

⑴根據圖像計算4mol放出的熱量，再寫丙烷燃燒的熱化學方程式。

⑵①由圖可知，電子由電極c移動電極b，而在原電池中，電子由負極流向正極，因此c電極為負極；CH3OH在負極發(fā)生失電子的氧化反應，生成CO2；②先算0.56L氧氣的物質的量，再算反應過程中轉移電子數；根據電子轉移計算反應生成n(OH－)，再計算溶液c(OH－)，再計算溶液中c(H+)，再計算溶液的pH。

⑶根據反應N2+3H2=2NH3，正極發(fā)生的是得電子的還原反應，負極發(fā)生氧化反應；合成氨的過程為放熱的氧化還原反應可以設計成原電池。

⑴丙烷燃燒的化學方程式為C3H8(g) + 5O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l)，由圖像可知，當反應生成1mol H2O(l)時放出的熱量為553.75 kJmol1，因此反應生成4molH2O(l)時放出的熱量為553.75kJmol1×4=2215.0 kJmol1，因此該反應的熱化學方程式為：C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g) +4H2O(l) ΔH=2215.0 kJmol1；故答案為：C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=2215.0 kJmol1。

⑵①由圖可知，電子由電極c移動電極b，而在原電池中，電子由負極流向正極，因此c電極為負極；CH3OH在負極發(fā)生失電子的氧化反應，生成CO2，反應過程中，碳元素由2價變?yōu)?/span>+4價，失去6個電子，電解質溶液中使用質子交換膜，只允許H+通過，因此c電極的電極反應式為：CH3OH 6e + H2O = CO2 + 6H+；故答案為：負極；CH3OH 6e + H2O = CO2 + 6H+。

②0.56L氧氣的物質的量，反應過程中轉移電子數為0.025mol×4=0.1mol；電解飽和NaCl溶液時，陰極的電極反應式為2H2O+2e－ = 2OH－+H2↑，因此反應生成n(OH－)=0.1mol，則溶液中，因此溶液的pH=13；故答案為：13。

⑶利用N2和H2進行的固氮反應為N2+3H2=2NH3，正極發(fā)生的是得電子的還原反應，因此正極的電極反應式為N2 + 8H+ + 6e = 2NH4+，負極的電極反應式為3H26 e = 6H+；因此可得A為NH4Cl；該反應能設計成原電池是由于合成氨的過程為放熱的氧化還原反應；故答案為：N2 + 8H+ + 6e = 2NH4+；合成氨是放熱的氧化還原反應；氯化銨。