Question

（1）在298K時，1mol C₂H₆ 在氧氣中完全燃燒生成CO₂和液態水，放出熱量1558.3kJ。寫出該反應的熱化學方程式                                        。
（2）利用該反應設計一個燃料電池：用KOH溶液作電解質溶液，多孔石墨作電極，在電極上分別通入乙烷和氧氣。通入乙烷氣體的電極應為       極（填“正”或“負”），該電極上發生的電極反應式為                                              。
（3）在右圖所示實驗裝置中，石墨棒上的電極反應式為                                      。如果起始時盛有1L pH=5的CuSO₄溶液（25℃，CuSO₄足量），一段時間后溶液的pH變為1，此時可觀察到的現象是                                                                                 。若要使溶液恢復到起始濃度（溫度不變，忽略溶液體積的變化），可向溶液中加入         （填物質名稱），其質量約為           。

（4）將普通碳鋼釘放入“84消毒液”（NaClO溶液）中浸泡一段時間。預期的實驗現象是                                              。
（5）為了進一步探究碳鋼釘在該消毒液（NaClO）中的腐蝕原理，某同學設計了如圖所示實驗裝置，寫出碳（C）極上發生的電極反應式                                      。

Answer 1

（1）2C₂H₆(g)+7O₂(g)=4CO₂(g)+6H₂O(l) △H＝?3116.6 kJ·mol^－1(2分)
（2）負    C₂H₆+18OH^-?14e^－=2CO₃^2－+12H₂O 
（3）4OH^－?4e^－=2H₂O+O₂↑（2H₂O?4e^－=O₂↑+4H⁺）
石墨電極表面有氣泡產生，鐵電極上附著一層紅色物質，溶液顏色變淺氧化銅（或碳酸銅）  4g（或6.2g）
（4）鋼釘表面有紅褐色物質生成
（5）ClO^－+H₂O+2e^－=Cl^－+2OH^－

試題分析：（1）依據熱化學方程式的書寫原則結合定量關系寫出反應為生成物、各物質的聚集狀態、對應反應的焓變得到熱化學方程式為：2 C₂H₆（g）+7 O₂（g）→4 CO₂（g）+6 H₂O（l）△H=-3116.6 kJ/mol；
故答案為：2 C₂H₆（g）+7 O₂（g）→4 CO₂（g）+6 H₂O（l）△H="-3116.6" kJ/mol；
（2）利用反應①2 C₂H₆（g）+7 O₂（g）→4 CO₂（g）+6 H₂O（l）△H="-3116.6" kJ/mol；設計原電池，根據化合價變化分析判斷，乙烷失電子發生氧化反應，所以通入乙烷氣體的電極應為負極，正極電極反應為：②O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-； ①-②×7  得到負極電極反應為：C₂H₆-14e^-+18OH^-═2CO₃^2-+12H₂O；（3）如圖所示實驗裝置中，石墨棒上是電子流出一端，電解池中電子流出的是陽極，所以陽極電極反應為氫氧根離子放電，電極反應為：4OH^--4 e^-═O₂↑+2H₂O；惰性電極電解硫酸銅溶液生成銅、氧氣、硫酸，恢復原溶液濃度需要加入析出的物質，即加入氧化銅可以恢復，故答案為：4OH^--4 e^-═O₂↑+2H₂O；CuO；將碳鋼鐵釘浸在次氯酸鈉中，會發生電化學腐蝕。其中鐵為負極，碳為正極。鐵失電子，因為次氯酸根離子的強氧化性，次氯酸根離子得電子生成Cl^—。故（4）鋼釘表面有紅褐色物質生；（5）ClO^－+H₂O+2e^－═Cl^－+2OH^－