Question

【題目】研究化學反應中的能量變化有重要意義。請根據學過的知識回答下列問題:

Ⅰ.（1）已知一氧化碳與水蒸氣反應過程的能量變化如圖所示:

①反應的熱化學方程式為 。

②已知:C（s）+H2O（g）＝CO（g）+H2（g） ΔH=+131 kJ·mol-1,

則C（s）+CO2（g）＝2CO（g） ΔH= 。

（2）化學反應可視為舊鍵斷裂和新鍵形成的過程。化學鍵的鍵能是形成（或拆開）1 mol化學鍵時釋放（或吸收）的能量。已知:N≡N鍵的鍵能是948.9 kJ·mol-1,H—H鍵的鍵能是436.0 kJ·mol-1;N—H鍵的鍵能是391.55 kJ·mol-1。則N2（g）+3H2（g）＝2NH3（g） ΔH= 。

Ⅱ.下圖是一個化學過程的示意圖,回答下列問題:

（1）甲池是 裝置,乙裝置中電極A的名稱 。

（2）甲裝置中通入CH4的電極反應式為 ，乙裝置中電極B（Ag）的電極反應式為 ，丙裝置中D極的產物是 （寫化學式）。

（3）一段時間,當丙池中產生112 mL（標準狀況下）氣體時,均勻攪拌丙池,所得溶液在25℃時的pH= 。（已知:NaCl溶液足量,電解后溶液體積為500 mL）。若要使丙池恢復電解前的狀態,應向丙池中通入 （寫化學式）。

Answer 1

【答案】Ⅰ.（1）①CO（g）+H2O（g）＝CO2（g）+H2（g）△H=－41kJmol-1②+172kJ/mol（2）－92.4kJ/mol

Ⅱ.（1）原電池；陽極

（2）CH4+10OH――8e－=CO32－+7H2O；Ag＋＋e－＝Ag；H2和NaOH；（3）12；HCl

【解析】

試題分析：Ⅰ.（1）①根據圖像可知反應物的總能量高于生成物總能量，反應是放熱反應，焓變為-41kJ/mol，反應的熱化學方程式為：CO（g） + H2O（g） ＝ CO2（g） + H2（g） △H=－41 kJmol-1；

②（1）CO（g）+H2O（g）＝CO2（g）+H2（g）△H=－41kJmol-1

（2）C（s）+H2O（g）＝CO（g）+H2（g）△H=+131kJmol-1

依據蓋斯定律（2）-（1）得到：C（s）+CO2（g）＝2CO（g）△H＝+172kJ/mol，

（2）N≡N鍵的鍵能是948.9kJmol-1，H-H鍵的鍵能是436.0kJmol-1； N-H鍵的鍵能是391.55kJmol-1，則反應N2（g）+3H2（g）＝2NH3（g）的△H=反應物鍵能總和-生成物鍵能總和=948.9kJmol-1 +3×436.0kJmol-1 －2×3×391.55kJmol-1=－92.4kJ/mol；

Ⅱ.（1）甲池通入甲烷和氧氣是燃料電池，即是原電池裝置，其中通入甲烷的是負極，通入氧氣的是正極。乙裝置中電極A與正極相連，作陽極；

（2）CH4在負極上失電子，堿性條件下生成碳酸根，所以甲裝置中通入CH4的電極反應式為CH4+10OH――8e－=CO32－+7H2O；乙裝置中電極B（Ag）是陰極，溶液中的銀離子放電，電極反應式為Ag＋＋e－＝Ag；丙裝置中D極是陰極，溶液中的氫離子放電產生氫氣，同時破壞水的電離平衡，因此產物是H2和NaOH；

（3）一段時間,當丙池中產生112 mL（標準狀況下）氣體時,根據電解的方程式2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH可知生成氫氣和氯氣的物質的量均是，所以產生氫氧化鈉是0.005mol，其濃度是0.005mol÷0.5L＝0.01mol/L，因此所得溶液在25℃時的pH=12。由于丙池中電解生成H2和Cl2從溶液中逸出，所以應該加二者的化合物，即加入HCl。