Question

【題目】已知下列熱化學方程式：

①NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) △H=-57.3 kJ/mol

②C(s)+O2(g)=CO(g) △H=-110.5 kJ/mol

③2C(s)+2O2(g)=2CO2(g) △H=-787 kJ/mol

回答下列問題：

(1)C(s)的標準燃燒熱為______ 。

(2)寫出CO燃燒的熱化學方程式______。

(3)反應①經常用于實驗室的中和熱測定，測定裝置如圖1所示：

儀器A的名稱是______，碎泡沫塑料的作用是______，用相同濃度和體積的氨水(NH3·H2O)代替NaOH溶液進行上述實驗，測得中和熱的數值會______57.3 kJ/mol(填“大于”、“小于”或“等于”)。

(4)被譽為改變未來世界的十大新科技之一的燃料電池具有無污染、無噪音、高效率的特點，圖2為氫氧燃料電池的結構示意圖，試回答下列問題：

①寫出該氫氧燃料電池工作時負極的反應式 ______。

②用該電池電解飽和食鹽水，當有1 molH2反應時，所產生的氯氣用于制備漂白粉，可以制的漂白粉 ______克。

(5)鋼鐵生銹現象隨處可見，鋼鐵的電化學腐蝕原理如圖3所示：

①寫出該電池反應的總反應方程式：______；

②將該裝置作簡單修改即可成為鋼鐵電化學防護的裝置，請在如圖3虛線框內所示位置作出修改，并用箭頭標出導線中電子流動的方向________________。

Answer 1

【答案】-393.5 kJ/mol CO(g)+O2(g)=CO2(g) △H=-283 kJ/mol 環形玻璃攪拌棒 隔熱，減少反應過程中的熱量損失 小于 H2-2e-+2OH-=2H2O 127 2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2

【解析】

(1)1 mol固體C完全燃燒產生CO2氣體時放出的熱量為該物質的標準燃燒熱；

(2)③÷2-②，整理可得其熱化學方程式；

(3)根據儀器結構判斷儀器名稱，利用實驗原理，分析各個部分的作用，弱電解質主要以電解質分子存在，電離吸熱分析判斷；

(4)①燃料電池的負極上是燃料失電子發生氧化反應；

②根據電解飽和食鹽水的方程式結合燃料電池中氫氣的消耗量和產生氯氣的量之間的關系來計算即可；

(5)在中性條件下，鋼鐵發生吸氧腐蝕，鐵作負極，石墨作正極，正極上氧氣得電子發生還原反應，要保護鋼鐵不受腐蝕，可以把鐵設計成電解池的陰極，與電源負極相連接，設計成電解池后，石墨作陽極，陽極上氯離子放電。

(1)根據反應：③2C(s)+2O2(g)=2CO2(g) △H=-787 kJ/mol，則1 mol C完全燃燒生成穩定的氧化物是CO2，放出熱量Q=787 kJ÷2=393.5kJ/mol，即C的標準燃燒熱為-393.5kJ/mol；

(2)已知：②C(s)+O2(g)=CO(g) △H=-110.5 kJ/mol

③2C(s)+2O2(g)=2CO2(g) △H=-787 kJ/mol

根據蓋斯定律，將③÷2-②，整理可得其熱化學方程式CO(g)+O2(g)=CO2(g) △H=-283 kJ/mol；

(3)根據圖示可知儀器A的名稱是環形玻璃攪拌棒，作用是保證液體充分混合并反應。反應熱測定實驗中關鍵是保溫工作，碎泡沫塑料的作用是隔熱，減少反應過程中的熱量損失。中和熱是稀的強酸和稀的強堿溶液反應產生可溶性鹽和生成1mol水放出的熱量，氨水中的NH3·H2O是弱電解質，弱電解質主要以分子形式存在，電離會吸熱，所以相同濃度和體積的氨水代替NaOH溶液進行上述實驗，測得中和熱的數值會小于57.3 kJ/mol；

(4)①氫氧燃料電池的負極上是燃料氫氣失電子，發生氧化反應，產生的H+與溶液中的OH-結合形成H2O，電極反應式為：2H2-4e-+4OH-=4H2O；

②用該電池電解飽和食鹽水，當有1 mol H2反應時，根據反應：2H2-4e-+4OH-=4H2O，轉移電子是2 mol，結合電解總方程式：2NaCl+2H2OCl2↑+H2↑+2NaOH可知：每轉移2 mol電子，反應生成氯氣是1 mol，所產生的氯氣用于制備漂白粉，根據反應方程式：2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O可知1 mol Cl2可以制得的漂白粉的質量是0.5 mol氯化鈣和0.5mol次氯酸鈣的混合物，其質量是m(漂白粉)=0.5 mol×111 g/mol+0.5 mol×143 g/mol=127g；

(5)①在中性條件下，鋼鐵發生吸氧腐蝕，鐵作負極，失去電子變為Fe2+，電極反應式為Fe-2e-=Fe2+；石墨作正極，正極上氧氣得電子與水結合形成OH-，發生還原反應，電極反應式為2H2O+O2+4e-=4OH-，Fe2+與OH-結合形成Fe(OH)2，該電池反應的總反應方程式：2Fe+2H2O+O2═2Fe(OH)2；

②要保護鋼鐵不受腐蝕，可以把該裝置設計為電解池，鐵為電解池的陰極，與電源負極相連接，石墨為電解池的陽極，與電源的正極連接。設計成電解池后，石墨作陽極，在陽極上Cl-失去電子變為Cl2，Fe電極上，溶液中的H+得到電子變為H2，電子從石墨電極流向鐵電極，即虛線框內所示位置作出的修改以及導線中電子流動的方向如下圖： 。