Question

【題目】化學(xué)變化中的能量轉(zhuǎn)換對(duì)于生產(chǎn)具有重大意義和研究?jī)r(jià)值。回答下列問(wèn)題：

（l）中科院大連化學(xué)物理研究所的科研人員在新型納米催化劑Na-Fe3O4和HMCM-22的表面將CO2轉(zhuǎn)化為烷烴，其過(guò)程如圖。

①過(guò)程Ⅰ能量__（填“釋放”或“吸收”。

②已知：CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g) △H═+41kJmol-1：

2CO2(g)+6H2(g)═C2H4(g)+4H2O(g) △H═-128kJmol-1：

3CO2(g)+9H2(g)═C3H6(g)+6H2O(g) △H═+157.5kJmol-l

C2H4(g)+C3H6(g)+H2(g)═C5H12(異戊烷，g) △H=+267.6kJmol-1。

則5CO(g)+11H2(g)═C5H12(異戊烷，g)+5H2O(g)△H=__kJmol-1。

（2）一種銅版畫(huà)雕刻用的酸性蝕刻液的有效成份是CuCl2，蝕刻反應(yīng)為：Cu2++Cu+6Cl-═2CuCl32-。工業(yè)上用電解法將CuCl32-轉(zhuǎn)化為Cu2+，使蝕刻液再生并回收金屬Cu。裝置如圖（電極不參與反應(yīng)）。

①再生的CuCl2蝕刻液為流出液__（填“a”或“b”）。

②寫(xiě)出N極的電極反應(yīng)：__。

③裝置中使用___離子交換膜（填“陽(yáng)”或“陰”）。若電解池工作前，陰極室和陽(yáng)極室中電解液質(zhì)量相等，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.1mol電子，流出液未流出時(shí)，兩側(cè)電解液的質(zhì)量差為__g。

Answer 1

【答案】吸收 +92.1 a Cu2++2e-═Cu 陰 10.3

【解析】

(1)①斷開(kāi)化學(xué)鍵要吸收熱量，形成化學(xué)鍵要放出熱量；

②已知：CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)△H1= +41kJmol-1；

2CO2(g)+6H2(g)═C2H4(g)+4H2O(g)△H2= -128 kJmol-1；

3CO2(g)+9H2(g)═C3H6(g)+6H2O(g)△H3= +157.5kJmol-l ；

C2H4(g)+C3H6(g)+H2(g)═C5H12(異戊烷，g)△H4= +267.6kJmol-1；

則5CO(g)+11H2(g)═C5H12(異戊烷，g)+5H2O(g)△H，由蓋斯定律可知，△H=-5①+②+③+④；
(2)蝕刻過(guò)程中將Cu轉(zhuǎn)化為CuCl32-去除，涉及反應(yīng)為Cu與Cu2+反應(yīng)可生成CuCl，CuCl與Cl-生成CuCl32-，涉及反應(yīng)為Cu2++Cu+2Cl-═2CuCl、CuCl+2Cl-CuCl32-，工業(yè)上用電解法將CuCl32-轉(zhuǎn)化為Cu2+，使蝕刻液再生并回收金屬Cu的原理分析如下：陽(yáng)極M發(fā)生氧化反應(yīng)，將CuCl32-轉(zhuǎn)化為Cu2+，則陽(yáng)極發(fā)生反應(yīng)：CuCl32--e-═Cu2++3Cl-，陽(yáng)極區(qū)的Cu2+進(jìn)入陰極區(qū)b，要回收得到金屬Cu，就由Cu2+發(fā)生還原反應(yīng)生成，就在陰極N生成，回收得到金屬Cu．陰極區(qū)的Cl-通過(guò)陰離子交換膜進(jìn)入陽(yáng)極區(qū)a，使蝕刻廢液CuCl32-再生，據(jù)此答題。

①蝕刻廢液CuCl32-再生，可使CuCl32-發(fā)生氧化反應(yīng)得到Cu2+；

②連著電源負(fù)極為陰極，應(yīng)由Cu2+發(fā)生還原反應(yīng)生成，回收得到金屬Cu；

③陰極區(qū)的Cl-通過(guò)陰離子交換膜進(jìn)入陽(yáng)極區(qū)a，使蝕刻廢液CuCl32-再生，根據(jù)得失電子守恒計(jì)算。

(1)①過(guò)程Ⅰ是CO2(g)轉(zhuǎn)變成CO(g)和O的過(guò)程，斷開(kāi)化學(xué)鍵要吸收能量；

②已知：①CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)△H1═+41kJmol-1，②2CO2(g)+6H2(g)═C2H4(g)+4H2O(g)△H2═-128 kJmol-1，③3CO2(g)+9H2(g)═C3H6(g)+6H2O(g)△H3═+157.5kJmol-l ，④C2H4(g)+C3H6(g)+H2(g)═C5H12(異戊烷，g)△H4=+267.6kJmol-1。 則5CO(g)+11H2(g)═C5H12(異戊烷，g)+5H2O(g)△H，由蓋斯定律可知，△H=-5①+②+③+④=-5×41kJmol-1+（-128 kJmol-1）+157.5kJmol-l+267.6kJmol-1=+92.1kJmol-1；

(2)①?gòu)念}給的信息來(lái)看，工業(yè)上CuCl2和鹽酸的混合液作為蝕刻液，電解的過(guò)程，將CuCl32-轉(zhuǎn)化為Cu2+，發(fā)生了氧化反應(yīng)，應(yīng)該在陽(yáng)極M發(fā)生： CuCl32--e-═Cu2++3Cl-，陰極區(qū)的Cl-通過(guò)陰離子交換膜進(jìn)入陽(yáng)極區(qū)a，使蝕刻廢液CuCl32-再生；

②電解的過(guò)程，陽(yáng)極區(qū)的Cu2+進(jìn)入陰極區(qū)b，Cu2+發(fā)生還原反應(yīng)生成，就在陰極N生成，回收得到金屬Cu，N極的電極反應(yīng)：Cu2++2e-═Cu；

③從題給的信息來(lái)看，陽(yáng)極M發(fā)生：CuCl32--e-═Cu2++3Cl-，陰極的電極反應(yīng)：Cu2++2e-═Cu，陰極區(qū)的Cl-要通過(guò)陰離子交換膜進(jìn)入陽(yáng)極區(qū)，中和電荷，使蝕刻廢液CuCl32-再生，若電解池工作前，陰極室和陽(yáng)極室中電解液質(zhì)量相等，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.1mol子，流出液未流出時(shí) 陽(yáng)極M發(fā)生：CuCl32--e-═Cu2++3Cl-，轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí)，從原來(lái)的帶兩個(gè)負(fù)電，變?yōu)橐粋�(gè)負(fù)電，故陰極區(qū)的Cl-要通過(guò)陰離子交換膜進(jìn)入陽(yáng)極區(qū)， 陰極的電極反應(yīng)：Cu2++2e-═Cu，當(dāng)轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí)，從溶液中要析出1mo銅，還要有2molCl-要通過(guò)陰離子交換膜進(jìn)入陽(yáng)極區(qū)，所以當(dāng)轉(zhuǎn)移2mol電子，流出液未流出時(shí)，兩側(cè)電解液的質(zhì)量差為1mo銅和4molCl，

，m=10.3g。