Question

【题目】I.工业金属钛冶炼过程中有一步将原料金红石转化，其反应方程式为：TiO2（金红石）+2C+2Cl2=TiCl4+2CO

已知：

①C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5kJ·mol-1；

②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566kJ·mol-1；

③TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g) ΔH=+141kJ·mol-1；

（1）CO的燃烧热是___。

（2）请写出金红石转化的热化学方程式___。

II.如图所示的三套实验装置中，甲、乙两套装置的电池反应均为Zn+Cu2+=Zn2++Cu，盐桥内装有含琼脂的饱和KCl溶液，回答下列有关问题：

（1）甲装置中铜电极上的电极反应式为___。

（2）放电时盐桥中的Cl-将会出现在乙装置__（填“左”或“右”）侧的容器中，X电极的成分不可能是__（填字母）

a．铜 b．铁 c．石墨 d．铝

（3）用丙装置在铁上镀铜，则电极材料为铁的是__（填“Y或Z”），负极上的电极反应式为___。

（4）当丙池中某电极的质量减少1.6g时，则消耗的O2在标况下的体积是___。

Answer 1

【答案】283kJ/mol(或△H=-283 kJ/mol) TiO2(s，金红石)+2C(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+2CO(g) △H=-80kJ/mol Cu2++2e-=Cu 左 d Y CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O 0.28L

【解析】

Ⅰ．(1)燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量；

(2)依据热化学方程式和盖斯定律计算焓变，并写出热化学方程式；

Ⅱ．(1)Zn比Cu活泼，作负极，Cu作正极，据此写出正极反应式；

(2)在乙图装置中，Zn作负极、X作正极，盐桥中的Cl-将向负极移动；由Zn+Cu2+═Zn2++Cu可知，X电极活泼性需要小于Zn；

(3)丙装置中，左装置为碱性燃料电池，燃料甲烷所在电极为负极，通入O2的电极为正极，则右装置为电解池，Z电极为阳极，Y电极为阳极，铁上镀铜时 纯铜为阳极，铁作阴极，硫酸铜溶液作电解质；

(4)丙装置中，纯铜为阳极，铁作阴极，根据电子守恒得到关系式为2Cu～4e-～O2，阳极Cu电极减少1.6gCu时，物质的量为0.025mol，据此计算O2的物质的量和体积。

Ⅰ．(1)2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H=-566kJmol-1，燃烧热的热化学方程式为：CO(g)+O2(g)═CO2(g)△H=-283 kJ/mol，则CO燃烧热为283kJ/mol，故答案为：283kJ/mol(或△H=-283 kJ/mol)；

(2)①C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393.5kJmol-1，②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H=-566 kJmol-1，③TiO2(s)+2Cl2(g)═TiCl4(s)+O2(g)△H=+141 kJmol-1，根据盖斯定律，将①×2-②+③得到：TiO2(s，金红石)+2C(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+2CO(g)△H=(-393.5kJmol-1)×2-(-566 kJmol-1)+(+141 kJmol-1)=-80 kJ/mol，故答案为：TiO2(s，金红石)+2C(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+2CO(g)△H=-80kJ/mol；

Ⅱ．(1)Zn比Cu活泼，Zn为负极，发生失去电子的氧化反应，Cu作正极，正极上Cu2+得电子生成Cu，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，故答案为：Cu2++2e-=Cu；

(2)在乙图装置中，Zn易失电子、作负极，X作正极，放电时盐桥中的Cl-将向负极移动，即向左移动，盐桥中的Cl-将会出现在左侧的容器中；由Zn+Cu2+═Zn2++Cu可知，X电极活泼性小于Zn，铜、铁、石墨的活泼性均小于Zn，不可能发生失去电子的反应，Al比Zn活泼，若X为Al，则Al作负极，原电池反应发生改变，故答案为：左；d；

(3)丙装置中，左侧装置为碱性燃料电池，燃料甲烷发生失去电子的氧化反应，所在电极为负极，负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O，通入O2的电极为正极，则右装置为电解池，Z电极为阳极，Y电极为阴极，在铁上镀铜时 纯铜为阳极，铁作阴极，即电极材料为铁的是Y，故答案为：Y；CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；

(4)丙池为电解池，其中某电极的质量减少1.6g，是阳极Cu电极减少1.6g，物质的量为=0.025mol，整个装置中关系式为2Cu～4e-～O2，n(O2)=n(Cu)=0.0125mol，在标况下的体积V=nVm=0.0125mol×22.4L/mol=0.28L，故答案为：0.28L。