Question

【題目】世界能源消費的90%以上依靠化學技術。

（1）工業制氫的一個重要反應是利用CO還原H2O(g)。

已知：C(石墨，s)+O2(g)═CO2(g) △H=-394k J/mol

2C(石墨，s)+O2(g)═2CO(g) △H=-222k J/mol

H2(g)+1/2O2(g)═H2O(g) △H=-242k J/mol

則CO還原H2O(g)的熱化學方程式為_________________________。

（2）氫能被視為最具發展潛力的綠色能源，寫出堿式氫氧燃料電池的工作時的負極電極反應：_______。

（3）一種新型鋰離子二次電池——磷酸鐵鋰（LiFePO4）電池。作為正極材料的磷酸鐵鋰在充、放電時的局部放大示意圖如下圖，寫出該電池充電時的陽極電極反應__________。

（4）LiOH是制備鋰離子電池正極材料的重要原料，其電解法制備裝置如上圖。氣體a通入淀粉KI溶液中，發現溶液變藍，持續一段時間后，藍色逐漸褪去。則M極為電源的________（填“正”或“負”）極，B極區電解液為_______溶液（填化學式），該離子交換膜是________（填“陽”或“陰”）離子交換膜。

（5）上圖所示裝置（陰、陽極均為惰性電極）可用于電解尿素(CONH2)2)的堿性溶液制取氫氣。該裝置中陽極的電極反應式為___________________________。

Answer 1

【答案】 CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-41kJ/mol H2-2e-+2OH-==2H2O LiFePO4—xe-=Li(1-X)FePO4+xLi+ 負 LiCl 陽 CO(NH2)2—6e-+8OH-=CO32-+N2+6H2O

【解析】（1）已知：①C(石墨，s)+O2(g)═CO2(g) △H=-394k J/mol，②2C(石墨，s)+O2(g)═2CO(g) △H=-222k J/mol；③H2(g)+1/2O2(g)═H2O(g) △H=-242k J/mol；由蓋斯定律，①—③—②/2得：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)，ΔH=ΔH1—ΔH3—ΔH2/2=-41kJ/mol；則CO還原H2O(g)的熱化學方程式為CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-41kJ/mol。

（2）氫氧燃料電池通氧氣的極為正極，通氫氣的有為負極，電解質溶液為堿性時負極電極反應式為H2-2e-+2OH-==2H2O。

（3）充電時發生氧化反應為陽極，電極反應式為：LiFePO4﹣xe﹣═ Li（1﹣x）FePO4+xLi+

，故答案為：LiFePO4﹣xe﹣═ Li（1﹣x）FePO4+xLi+。

（4）電解制備LiOH，兩電極區電解液分別為LiOH和LiCl溶液，由圖可知，左側生成氫氣，則A中氫離子放電，可知A為陰極，M是負極，在A中制備LiOH，Li+由A經過陽離子交換膜向B移動，離子交換膜是陽離子交換膜；B中為LiCl溶液，氯離子放電生成氯氣，Cl2將I2氧化成更高價態的碘的化合物，導致藍色褪去。

（5）用惰性電極電解尿素(CONH2)2)的堿性溶液制取氫氣。陽極上尿素失電子生成氮氣，其電極反應式為：CO(NH2)2—6e-+8OH-=CO32-+N2+6H2O。