Question

（Ⅰ）北京奧運會“祥云”火炬燃料是丙烷（C₃H₈），亞特蘭大奧運會火炬燃料是丙烯（C₃H₆）．
（1）丙烷脫氫可得丙烯．
已知：C₃H₈（g）→CH₄（g）+HC≡CH（g）+H₂（g）△H₁=+156.6kJ/mol
CH₃CH═CH₂（g）CH₄（g）+HC≡CH（g）△H₂=+32.4kJ/mol
則相同條件下，反應(yīng)C₃H₈（g）→CH₃CH=CH₂（g）+H₂（g）的△H=

 

kJ/mol．
（2）以丙烷為燃料制作新型燃料電池，電池的一極通入O₂和CO₂，另一極通入丙烷，電解質(zhì)是熔融碳酸鹽．通丙烷的一極是電池的

 

極，電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為

 

；放電時，CO₃^2-移向電池的

 

（填“正”或“負(fù)”）極．
（Ⅱ）如圖裝置所示，C、D、E、F都是惰性電極，甲、乙中溶液的體積和物質(zhì)的量濃度都相同（假設(shè)通電前后溶液體積不變），A、B為外接直流電源的兩極．將直流電源接通后，F(xiàn)極附近呈紅色．
（1）A極是電源的

 

極．
（2）若甲、乙裝置中的C、D、E、F電極均只有一種單質(zhì)生成時，對應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為

 

．
（3）現(xiàn)用丙裝置給銅件鍍銀，則H應(yīng)該是

 

（填“鍍層金屬”或“鍍件”），電鍍液是

 

溶液．當(dāng)乙中溶液的c（OH^-）=0.1mol/L（此時乙溶液體積為500mL），丙中鍍件上析出銀的質(zhì)量為

 

，甲中溶液的c（H⁺）

 

（填“變大”、“變小”或“不變”）．
（4）圖甲裝置電解CuSO₄溶液一段時間后，向所得溶液中加入0.2mol Cu（OH）₂后，恰好使溶液恢復(fù)到電解前的濃度．則乙裝置中，若不考慮Cl₂的溶解及與堿的反應(yīng)，此裝置共產(chǎn)生氣體

 

L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．

Answer 1

分析：Ⅰ、（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算得到；
（2）負(fù)極通入丙烷，碳元素的化合價升高，電池的正極通入O₂，氧元素的化合價降低，以此來書寫電池總反應(yīng)方程式，原電池中陰離子向負(fù)極移動；
Ⅱ、（1）將直流電源接通后，F(xiàn)極附近呈紅色，可知道氫離子在該電極放電，所以F即是陰極，并得到其他各個電極的名稱；
（2）C、D、E、F電極轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)可計算生成的單質(zhì)的量；
（3）電鍍裝置中，鍍層金屬必須做陽極，鍍件做陰極，各個電極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是相等的；
（4）依據(jù)電解池中電極反應(yīng)和電子守恒分析計算．

解答：解：（1）由C₃H₈（g）→CH₄（g）+HC≡CH（g）+H₂（g）△H₁=+156.6kJ?mol^-1①，
CH₃CH=CH₂（g）→CH₄（g）+HC≡CH（g）△H₂=+32.4kJ?mol^-1 ②，
則根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)C₃H₈（g）→CH₃CH=CH₂（g）+H₂（g）可由①-②得到，
所以△H=△H₁-△H₂=+156.6kJ?mol^-1-（+32.4kJ?mol^-1）=+124.2kJ?mol^-1，故答案為：+124.2；
（2）負(fù)極通入丙烷，碳元素的化合價升高，電池的正極通入O₂，氧元素的化合價降低，即丙烷與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳和水，則電池的總反應(yīng)為C₃H₈+5O₂═3CO₂+4H₂O，負(fù)極電極反應(yīng)為：C₃H₈+10CO₃^2--20e^-═4H₂O+13CO₂，原電池中陰離子向負(fù)極移動，即CO₃^2-移向電池的負(fù)極，
故答案為：負(fù)，C₃H₈+10CO₃^2--20e^-═4H₂O+13CO₂；負(fù)；
Ⅱ、將直流電源接通后，F(xiàn)極附近呈紅色，說明F極顯堿性，是氫離子在該電極放電，所以F即是陰極，可得出D、F、H、Y均為陰極，C、E、G、X均為陽極，A是電源的正極，B是負(fù)極；
（1）B電極是電源的負(fù)極，A是電源的正極；
故答案為：正；
（2）C、D、E、F電極發(fā)生的電極反應(yīng)分別為：4OH^-═O₂↑+2H₂O+4e^-、Cu²⁺+2e^-═Cu、2Cl^-═Cl₂↑+2e^-、2H⁺+2e^-═H₂↑，當(dāng)各電極轉(zhuǎn)移電子均為1mol時，生成單質(zhì)的量分別為：0.25mol、0.5mol、0.5mol、0.5mol，所以單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1：2：2：2；
故答案為：1：2：2：2；
（3）電鍍裝置中，鍍層金屬必須做陽極，鍍件做陰極，所以H應(yīng)該是鍍件，電解質(zhì)溶液為硝酸銀溶液；當(dāng)乙中溶液的c（OH^-）=0.1mol/L（此時乙溶液體積為500mL）時，根據(jù)電極反應(yīng)2H⁺+2e^-═H₂↑，則放電的氫離子的物質(zhì)的量為：0.1mol/l×0.5L=0.05mol，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.05mol電子時，丙中鍍件上析出銀的質(zhì)量=108g/mol×0.05mol=5.4g，電解硫酸銅的過程中氫氧根減少，所以氫離子濃度增大，所以酸性增強，甲中溶液的氫離子濃度變大，故答案為：鍍件；硝酸銀；5.4g；變大；
（4）圖甲裝置電解CuSO₄溶液一段時間后，向所得溶液中加入0.2mol Cu（OH）₂后，恰好使溶液恢復(fù)到電解前的濃度．則乙裝置中，若不考慮Cl₂的溶解及與堿的反應(yīng)，甲裝置的電解方程式為：2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2H₂SO₄+2Cu+O₂↑，乙中電解飽和食鹽水發(fā)生的離子方程式為2Cl^-+2H₂O

通電  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
甲池溶液通電一段時間后，向所得的溶液中加入0.2mol的Cu（OH）₂后恰好恢復(fù)到電解前的濃度，發(fā)生2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄、2H₂O

通電  .

2H₂↑+O₂↑，由Cu（OH）₂

通電  .

CuO+H₂O，則轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為（0.2mol×2+0.2mol×2）×N_A=0.8N_A，物質(zhì)的量為0.8mol，依據(jù)電子守恒，主要2mol電子生成1mol氫氣和1mol氯氣，乙裝置共產(chǎn)生氣體物質(zhì)的量共0，8mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況體積=0.8mol×22.4L/mol=17.92L，
故答案為：17.92．

點評：本題考查學(xué)生有關(guān)電解池的工作原理知識，綜合性很強，難度較大，要求學(xué)生熟記教材知識，學(xué)以致用，明確原原電池和電解池的工作原理是解題關(guān)鍵，難度中等．