Question

【題目】I.工業金屬鈦冶煉過程中有一步將原料金紅石轉化，其反應方程式為：TiO2（金紅石）+2C+2Cl2=TiCl4+2CO

已知：

①C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5kJ·mol-1；

②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566kJ·mol-1；

③TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g) ΔH=+141kJ·mol-1；

（1）CO的燃燒熱是___。

（2）請寫出金紅石轉化的熱化學方程式___。

II.如圖所示的三套實驗裝置中，甲、乙兩套裝置的電池反應均為Zn+Cu2+=Zn2++Cu，鹽橋內裝有含瓊脂的飽和KCl溶液，回答下列有關問題：

（1）甲裝置中銅電極上的電極反應式為___。

（2）放電時鹽橋中的Cl-將會出現在乙裝置__（填“左”或“右”）側的容器中，X電極的成分不可能是__（填字母）

a．銅 b．鐵 c．石墨 d．鋁

（3）用丙裝置在鐵上鍍銅，則電極材料為鐵的是__（填“Y或Z”），負極上的電極反應式為___。

（4）當丙池中某電極的質量減少1.6g時，則消耗的O2在標況下的體積是___。

Answer 1

【答案】283kJ/mol(或△H=-283 kJ/mol) TiO2(s，金紅石)+2C(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+2CO(g) △H=-80kJ/mol Cu2++2e-=Cu 左 d Y CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O 0.28L

【解析】

Ⅰ．(1)燃燒熱是1mol可燃物完全燃燒生成穩定氧化物放出的熱量；

(2)依據熱化學方程式和蓋斯定律計算焓變，并寫出熱化學方程式；

Ⅱ．(1)Zn比Cu活潑，作負極，Cu作正極，據此寫出正極反應式；

(2)在乙圖裝置中，Zn作負極、X作正極，鹽橋中的Cl-將向負極移動；由Zn+Cu2+═Zn2++Cu可知，X電極活潑性需要小于Zn；

(3)丙裝置中，左裝置為堿性燃料電池，燃料甲烷所在電極為負極，通入O2的電極為正極，則右裝置為電解池，Z電極為陽極，Y電極為陽極，鐵上鍍銅時 純銅為陽極，鐵作陰極，硫酸銅溶液作電解質；

(4)丙裝置中，純銅為陽極，鐵作陰極，根據電子守恒得到關系式為2Cu～4e-～O2，陽極Cu電極減少1.6gCu時，物質的量為0.025mol，據此計算O2的物質的量和體積。

Ⅰ．(1)2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H=-566kJmol-1，燃燒熱的熱化學方程式為：CO(g)+O2(g)═CO2(g)△H=-283 kJ/mol，則CO燃燒熱為283kJ/mol，故答案為：283kJ/mol(或△H=-283 kJ/mol)；

(2)①C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393.5kJmol-1，②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H=-566 kJmol-1，③TiO2(s)+2Cl2(g)═TiCl4(s)+O2(g)△H=+141 kJmol-1，根據蓋斯定律，將①×2-②+③得到：TiO2(s，金紅石)+2C(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+2CO(g)△H=(-393.5kJmol-1)×2-(-566 kJmol-1)+(+141 kJmol-1)=-80 kJ/mol，故答案為：TiO2(s，金紅石)+2C(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+2CO(g)△H=-80kJ/mol；

Ⅱ．(1)Zn比Cu活潑，Zn為負極，發生失去電子的氧化反應，Cu作正極，正極上Cu2+得電子生成Cu，電極反應式為Cu2++2e-=Cu，故答案為：Cu2++2e-=Cu；

(2)在乙圖裝置中，Zn易失電子、作負極，X作正極，放電時鹽橋中的Cl-將向負極移動，即向左移動，鹽橋中的Cl-將會出現在左側的容器中；由Zn+Cu2+═Zn2++Cu可知，X電極活潑性小于Zn，銅、鐵、石墨的活潑性均小于Zn，不可能發生失去電子的反應，Al比Zn活潑，若X為Al，則Al作負極，原電池反應發生改變，故答案為：左；d；

(3)丙裝置中，左側裝置為堿性燃料電池，燃料甲烷發生失去電子的氧化反應，所在電極為負極，負極上甲烷失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，電極反應式為CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O，通入O2的電極為正極，則右裝置為電解池，Z電極為陽極，Y電極為陰極，在鐵上鍍銅時 純銅為陽極，鐵作陰極，即電極材料為鐵的是Y，故答案為：Y；CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；

(4)丙池為電解池，其中某電極的質量減少1.6g，是陽極Cu電極減少1.6g，物質的量為=0.025mol，整個裝置中關系式為2Cu～4e-～O2，n(O2)=n(Cu)=0.0125mol，在標況下的體積V=nVm=0.0125mol×22.4L/mol=0.28L，故答案為：0.28L。