Question

9．能源與材料、信息被稱為現(xiàn)代社會發(fā)展的三大支柱，化學(xué)與能源有著密切聯(lián)系．
（1）如圖1是21LiBH₄/MgH₂體系放氫焓變示意圖，則Mg（s）+2B（s）═MgB₂（s）△H=（a+c-b-d）kJ•mol^-1（用代數(shù)式表示）．

（2）以甲醚（CH₃-O-CH₃）、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構(gòu)成燃料電池．該電池的負(fù)極反應(yīng)式為CH₃OCH₃+16OH^-12e^-=2CO^2-₃+11H₂O．已知參與電極反應(yīng)的電極材料單位質(zhì)量放出電能的多少稱為該電池的比能量，關(guān)于甲醚堿性燃料電池與乙醇（CH₃CH₂OH）堿性燃料電池的下列說法中正確的是D（填序號）．
A．兩種燃料所含化學(xué)建類型完全相同               B．兩種燃料的燃燒熱相同
C．兩種燃料電池的比能量相同                    D．兩種燃料電池的正極反應(yīng)式相同
（3）如圖2所示的實驗裝置中，丙為用碘化鉀溶液潤濕的濾紙，m、n為夾在濾紙兩端的鉑夾；丁為直流電源，x、y為電源的兩極；G為電流計；A、B、C、D四個電極均為石墨電極．若在兩試管中充滿H₂SO₄溶液后倒立于H₂SO₄溶液的水槽中，閉合K₂，斷開K₁．
①x為電源丁的正極．
②丙電解時反應(yīng)的離子方程式為2I^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$I₂+H₂↑+2OH^-．
③繼續(xù)電解一段時間后，甲池中A、B極均部分被氣體包圍，此時斷開K₂，閉合K₁，電流計G指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則B極的電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，C極的電極反應(yīng)式為4OH^-+4e^-=O₂↑+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)熱的意義，由圖可知：
2LiBH₄（s）=2LiH（s）+2B（s）+3H₂（g）△H=+（d-a） kJ•mol^-1①
MgH₂（s）=Mg（s））+H₂（g）△H=+（b-a）kJ•mol^-1②
2LiBH₄（s）+MgH₂（s）=2LiH（s）+MgB₂（s）+4H₂（g）△H=+（c-a） kJ•mol^-1③
應(yīng)用蓋斯定律計算化學(xué)反應(yīng)的焓變；
（2）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醚在負(fù)極放電，堿性條件下生成碳酸根與水，原電池反應(yīng)比直接燃燒能量轉(zhuǎn)化率高；二甲醚與乙醇的結(jié)構(gòu)不同，所以含有的共價鍵的種類不同，斷鍵時吸收的能量不同；
（3）閉合K₂，斷開K₁時，該甲、乙、丙為電解裝置，據(jù)電解硫酸溶液時生成氫氣和氧氣的體積可以判斷電源的正負(fù)極；電解KI溶液時，據(jù)離子的放電順序書寫電解方程式；甲池中A、B極均部分被氣體包圍時，斷開K₂，閉合K₁，甲為原電池乙為電解池，據(jù)此分析．

解答 解：（1）由圖可知：
2LiBH₄（s）=2LiH（s）+2B（s）+3H₂（g）△H=+（d-a） kJ•mol^-1①
MgH₂（s）=Mg（s））+H₂（g）△H=+（b-a）kJ•mol^-1②
2LiBH₄（s）+MgH₂（s）=2LiH（s）+MgB₂（s）+4H₂（g）△H=+（c-a） kJ•mol^-1③
據(jù)蓋斯定律③-①-②得：Mg（s）+2B（s）═MgB₂（s）△H=+（a+c-b-d）kJ•mol^-1
故答案為：（a+c-b-d） kJ•mol^-1；
（2）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醚在負(fù)極放電，堿性條件下生成碳酸根與水，電極反應(yīng)式為：CH₃OCH₃+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O，
兩種燃料所含共價鍵數(shù)目相同，但是共價鍵種類不同，所以斷鍵時所需能量不相同，所以燃燒熱不同，比能量不相同，但正極上都是氧氣反應(yīng)，電極反應(yīng)式相同，所以ABC錯誤，D正確；故答案為：CH₃OCH₃+16OH^-12e^-=2CO^2-₃+11H₂O；D；
（3）閉合K₂，斷開K₁時，該甲、乙、丙為電解裝置，據(jù)電解硫酸溶液時生成氫氣和氧氣的體積可以判斷，A為陰極，氫離子在陰極放電生成氫氣，B為陽極，氫氧根離子在陽極放電生成氧氣，所以x為電源的正極；電解KI溶液時，碘離子和氫離子分別在兩極放電，電解的離子方程式為2I^-+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$I₂+H₂↑+2OH^-；甲池中A、B極均部分被氣體包圍時，斷開K₂，閉合K₁，甲為原電池乙為電解池，B電極是正極，氧氣在正極反應(yīng)，在酸性環(huán)境中反應(yīng)的電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，C電極為陽極，氫氧根離子在陽極放電生成氧氣，電極反應(yīng)式為4OH^-+4e^-=O₂↑+2H₂O，故答案為：正；2I^-+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$I₂+H₂↑+2OH^-；O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；4OH^-+4e^-=O₂↑+2H₂O．

點評 本題考查了蓋斯定律的應(yīng)用、原電池原理陽極電極反應(yīng)式書寫、電解原理以及電極反應(yīng)式書寫，注意電解質(zhì)溶液中離子的放電順序，題目難度較大．