Question

11．（1）已知H-H 鍵能為436kJ•mol^-1，H-N鍵鍵能為391kJ•mol^-1，根據(jù)化學(xué)方程式：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1．則N≡N鍵的鍵能是945.6 kJ/mol
（2）事實證明，能設(shè)計成原電池的反應(yīng)通常是放熱反應(yīng)，下列化學(xué)反應(yīng)在理論上可以設(shè)計成原電池的是B．
A．C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H＞0
B．2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（1）△H＜0
C．NaOH（aq）+HC1（aq）=“NaC1（aq）“+H₂O（1）△H＜0
（3）以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，依據(jù)（2）所選反應(yīng)設(shè)計一個原電池，其正極的電極反應(yīng)式O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
（4）電解原理在化學(xué)工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用．現(xiàn)將你設(shè)計的原電池通過導(dǎo)線與圖中電解池相連，其中為 a電解液，X和Y均為惰性電極，則
①若a為CuSO₄溶液，則電解時的化學(xué)反應(yīng)方程式為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄．
②若電解含有0.04molCuSO₄和0.04molNaCl的混合溶液400ml，當(dāng)陽極產(chǎn)生的氣體672mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）時，溶液的pH=1（假設(shè)電解后溶液體積不變）．
③若用此電解裝置模擬工業(yè)精煉銅，則應(yīng)將a改為CuSO₄或CuCl₂溶液，并將Y極換成粗銅（填“X”或“Y”）

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)熱=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能，以此解答；
（2）能設(shè)計成原電池的反應(yīng)通常是放熱反應(yīng)，且必須是能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)；
（3）原電池中，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（4）①若電解硫酸銅溶液時，陽極上氫氧根離子放電，陰極上銅離子放電，據(jù)此寫出電池反應(yīng)式，根據(jù)銅和轉(zhuǎn)移電子正極的關(guān)系式計算；
②根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計算陰極上析出的物質(zhì)，再根據(jù)氧氣計算生成的C（H⁺），從而得出其pH；
③工業(yè)精煉銅時，陽極是粗銅，電解液為含銅離子的溶液．

解答 解：（1）已知：H-H鍵能為436kJ/mol，H-N鍵能為391kJ/mol，令N≡N的鍵能為x，
對于反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，
反應(yīng)熱=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能，故x+3×436kJ/mol-2×3×391kJ/mol=-92.4kJ/mol，
解得：x=945.6 kJ/mol，故答案為：945.6 kJ/mol；
（2）能設(shè)計成原電池的反應(yīng)通常是放熱反應(yīng)，且必須是能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)，
A．該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以不能設(shè)計成原電池，故不選；
B．該反應(yīng)是放熱反應(yīng)且能自發(fā)的進行氧化還原反應(yīng)，所以能設(shè)計成原電池，故選；
C．該反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)，所以不能設(shè)計成原電池，故不選；
故選：B；
（3）以KOH溶液為電解質(zhì)溶液的氫氧燃料電池中，正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（4）①電解硫酸銅溶液時，陽極上生成氧氣，陰極上生成銅，同時溶液中生成硫酸，所以電池反應(yīng)式為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，故答案為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
②電解含有0.04molCuSO₄和0.04molNaCl的混合溶液400ml，陽極上先生成氯氣后生成氧氣，陰極上先生成銅，后生成氫氣，陽極上氯氣完全析出時，氯氣的體積=$\frac{0.04mol}{2}$=448mL＜672mL，所以陽極上還有224mL氧氣，陽極上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=0.04mol×1+$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.08mol，陰極上銅完全析出時，需要電子的物質(zhì)的量=0.04mol×2=0.08mol，所以陰極上不析出氫氣，生成224mL氧氣時，陽極附近同時生成C（H⁺）=$\frac{\frac{0.224}{22.4}mol×4}{0.4L}$=0.1mol/L，所以溶液的pH=1，故答案為：1；
③工業(yè)精煉銅時，陽極是粗銅，電解液為含銅離子的溶液CuSO₄或CuCl₂，故答案為：CuSO₄或CuCl₂；Y．

點評 本題考查構(gòu)成原電池的條件、電解池的有關(guān)計算等知識點，難點是（4）中溶液pH的計算，只有明確陰陽極上析出的物質(zhì)才能正確解答，為易錯點．