Question

【題目】化學變化中的能量轉換對于生產具有重大意義和研究價值。回答下列問題：

（l）中科院大連化學物理研究所的科研人員在新型納米催化劑Na-Fe3O4和HMCM-22的表面將CO2轉化為烷烴，其過程如圖。

①過程Ⅰ能量__（填“釋放”或“吸收”。

②已知：CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g) △H═+41kJmol-1：

2CO2(g)+6H2(g)═C2H4(g)+4H2O(g) △H═-128kJmol-1：

3CO2(g)+9H2(g)═C3H6(g)+6H2O(g) △H═+157.5kJmol-l

C2H4(g)+C3H6(g)+H2(g)═C5H12(異戊烷，g) △H=+267.6kJmol-1。

則5CO(g)+11H2(g)═C5H12(異戊烷，g)+5H2O(g)△H=__kJmol-1。

（2）一種銅版畫雕刻用的酸性蝕刻液的有效成份是CuCl2，蝕刻反應為：Cu2++Cu+6Cl-═2CuCl32-。工業上用電解法將CuCl32-轉化為Cu2+，使蝕刻液再生并回收金屬Cu。裝置如圖（電極不參與反應）。

①再生的CuCl2蝕刻液為流出液__（填“a”或“b”）。

②寫出N極的電極反應：__。

③裝置中使用___離子交換膜（填“陽”或“陰”）。若電解池工作前，陰極室和陽極室中電解液質量相等，當轉移0.1mol電子，流出液未流出時，兩側電解液的質量差為__g。

Answer 1

【答案】吸收 +92.1 a Cu2++2e-═Cu 陰 10.3

【解析】

(1)①斷開化學鍵要吸收熱量，形成化學鍵要放出熱量；

②已知：CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)△H1= +41kJmol-1；

2CO2(g)+6H2(g)═C2H4(g)+4H2O(g)△H2= -128 kJmol-1；

3CO2(g)+9H2(g)═C3H6(g)+6H2O(g)△H3= +157.5kJmol-l ；

C2H4(g)+C3H6(g)+H2(g)═C5H12(異戊烷，g)△H4= +267.6kJmol-1；

則5CO(g)+11H2(g)═C5H12(異戊烷，g)+5H2O(g)△H，由蓋斯定律可知，△H=-5①+②+③+④；
(2)蝕刻過程中將Cu轉化為CuCl32-去除，涉及反應為Cu與Cu2+反應可生成CuCl，CuCl與Cl-生成CuCl32-，涉及反應為Cu2++Cu+2Cl-═2CuCl、CuCl+2Cl-CuCl32-，工業上用電解法將CuCl32-轉化為Cu2+，使蝕刻液再生并回收金屬Cu的原理分析如下：陽極M發生氧化反應，將CuCl32-轉化為Cu2+，則陽極發生反應：CuCl32--e-═Cu2++3Cl-，陽極區的Cu2+進入陰極區b，要回收得到金屬Cu，就由Cu2+發生還原反應生成，就在陰極N生成，回收得到金屬Cu．陰極區的Cl-通過陰離子交換膜進入陽極區a，使蝕刻廢液CuCl32-再生，據此答題。

①蝕刻廢液CuCl32-再生，可使CuCl32-發生氧化反應得到Cu2+；

②連著電源負極為陰極，應由Cu2+發生還原反應生成，回收得到金屬Cu；

③陰極區的Cl-通過陰離子交換膜進入陽極區a，使蝕刻廢液CuCl32-再生，根據得失電子守恒計算。

(1)①過程Ⅰ是CO2(g)轉變成CO(g)和O的過程，斷開化學鍵要吸收能量；

②已知：①CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)△H1═+41kJmol-1，②2CO2(g)+6H2(g)═C2H4(g)+4H2O(g)△H2═-128 kJmol-1，③3CO2(g)+9H2(g)═C3H6(g)+6H2O(g)△H3═+157.5kJmol-l ，④C2H4(g)+C3H6(g)+H2(g)═C5H12(異戊烷，g)△H4=+267.6kJmol-1。 則5CO(g)+11H2(g)═C5H12(異戊烷，g)+5H2O(g)△H，由蓋斯定律可知，△H=-5①+②+③+④=-5×41kJmol-1+（-128 kJmol-1）+157.5kJmol-l+267.6kJmol-1=+92.1kJmol-1；

(2)①從題給的信息來看，工業上CuCl2和鹽酸的混合液作為蝕刻液，電解的過程，將CuCl32-轉化為Cu2+，發生了氧化反應，應該在陽極M發生： CuCl32--e-═Cu2++3Cl-，陰極區的Cl-通過陰離子交換膜進入陽極區a，使蝕刻廢液CuCl32-再生；

②電解的過程，陽極區的Cu2+進入陰極區b，Cu2+發生還原反應生成，就在陰極N生成，回收得到金屬Cu，N極的電極反應：Cu2++2e-═Cu；

③從題給的信息來看，陽極M發生：CuCl32--e-═Cu2++3Cl-，陰極的電極反應：Cu2++2e-═Cu，陰極區的Cl-要通過陰離子交換膜進入陽極區，中和電荷，使蝕刻廢液CuCl32-再生，若電解池工作前，陰極室和陽極室中電解液質量相等，當轉移0.1mol子，流出液未流出時 陽極M發生：CuCl32--e-═Cu2++3Cl-，轉移1mol電子時，從原來的帶兩個負電，變為一個負電，故陰極區的Cl-要通過陰離子交換膜進入陽極區， 陰極的電極反應：Cu2++2e-═Cu，當轉移2mol電子時，從溶液中要析出1mo銅，還要有2molCl-要通過陰離子交換膜進入陽極區，所以當轉移2mol電子，流出液未流出時，兩側電解液的質量差為1mo銅和4molCl，

，m=10.3g。