Question

【题目】世界能源消费的90%以上依靠化学技术。

（1）工业制氢的一个重要反应是利用CO还原H2O(g)。

已知：C(石墨，s)+O2(g)═CO2(g) △H=-394k J/mol

2C(石墨，s)+O2(g)═2CO(g) △H=-222k J/mol

H2(g)+1/2O2(g)═H2O(g) △H=-242k J/mol

则CO还原H2O(g)的热化学方程式为_________________________。

（2）氢能被视为最具发展潜力的绿色能源，写出碱式氢氧燃料电池的工作时的负极电极反应：_______。

（3）一种新型锂离子二次电池——磷酸铁锂（LiFePO4）电池。作为正极材料的磷酸铁锂在充、放电时的局部放大示意图如下图，写出该电池充电时的阳极电极反应__________。

（4）LiOH是制备锂离子电池正极材料的重要原料，其电解法制备装置如上图。气体a通入淀粉KI溶液中，发现溶液变蓝，持续一段时间后，蓝色逐渐褪去。则M极为电源的________（填“正”或“负”）极，B极区电解液为_______溶液（填化学式），该离子交换膜是________（填“阳”或“阴”）离子交换膜。

（5）上图所示装置（阴、阳极均为惰性电极）可用于电解尿素(CONH2)2)的碱性溶液制取氢气。该装置中阳极的电极反应式为___________________________。

Answer 1

【答案】 CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-41kJ/mol H2-2e-+2OH-==2H2O LiFePO4—xe-=Li(1-X)FePO4+xLi+ 负 LiCl 阳 CO(NH2)2—6e-+8OH-=CO32-+N2+6H2O

【解析】（1）已知：①C(石墨，s)+O2(g)═CO2(g) △H=-394k J/mol，②2C(石墨，s)+O2(g)═2CO(g) △H=-222k J/mol；③H2(g)+1/2O2(g)═H2O(g) △H=-242k J/mol；由盖斯定律，①—③—②/2得：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)，ΔH=ΔH1—ΔH3—ΔH2/2=-41kJ/mol；则CO还原H2O(g)的热化学方程式为CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-41kJ/mol。

（2）氢氧燃料电池通氧气的极为正极，通氢气的有为负极，电解质溶液为碱性时负极电极反应式为H2-2e-+2OH-==2H2O。

（3）充电时发生氧化反应为阳极，电极反应式为：LiFePO4﹣xe﹣═ Li（1﹣x）FePO4+xLi+

，故答案为：LiFePO4﹣xe﹣═ Li（1﹣x）FePO4+xLi+。

（4）电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液，由图可知，左侧生成氢气，则A中氢离子放电，可知A为阴极，M是负极，在A中制备LiOH，Li+由A经过阳离子交换膜向B移动，离子交换膜是阳离子交换膜；B中为LiCl溶液，氯离子放电生成氯气，Cl2将I2氧化成更高价态的碘的化合物，导致蓝色褪去。

（5）用惰性电极电解尿素(CONH2)2)的碱性溶液制取氢气。阳极上尿素失电子生成氮气，其电极反应式为：CO(NH2)2—6e-+8OH-=CO32-+N2+6H2O。