Question

13．研究化学反应中的能量变化有重要意义．请根据学过知识回答下列问题：

（1）已知一氧化碳与水蒸气反应过程的能量变化如图1所示：
①反应的热化学方程式为CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ•mol^-1．
②已知：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+131kJ•mol^-1，则 C（s）+CO₂（g）=2CO（g）△H=+172kJ/mol．
（2）化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程．化学键的键能是形成（或拆开）1mol化学键时释放（或吸收）的能量．已知：N≡N键的键能是948.9kJ•mol^-1，H-H键的键能是436.0kJ•mol^-1； N-H键的键能是391.55kJ•mol^-1．则$\frac{1}{2}$N₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂（g）═NH₃（g）△H=-46.2KJ/moL．
（3）如图2是一个化学过程的示意图：（已知电解质溶液均过量）
①甲装置中通入CH₄的电极反应式为CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O．
②一段时间，当丙池中产生11.2L（标准状况下）气体时，则乙池中产生气体的物质的量为0.125moL，若要使丙池恢复电解前的状态，应向丙池中加入HCl．

Answer 1

分析 （1）①依据图象分析反应是放热反应，焓变为-41KJ/mol，依据热化学方程式的书写方法写出；
②依据（1）CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ•mol^-1；
（2）C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+131kJ•mol^-1
依据盖斯定律（2）-（1）计算；
（2）反应的焓变△H=反应物键能总和-生成物键能总和计算；
（3）①CH₄在负极上失电子，碱性条件下生成碳酸根；
②电解氯化钠溶液时，阴极上氢离子放电，阳极上氯离子放电，根据氯气和氢氧化钠的关系式计算氢氧化钠的物质的量浓度，从而得出溶液的pH；根据电解的产物分析，根据“析出什么元素加入什么元素”的原则确定加入的物质．

解答 解：（1）①图象分析反应是放热反应，焓变为-41KJ/mol，标注物质狙击状态和对应反应焓变得到热化学方程式为：CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ•mol^-1，故答案为：CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ•mol^-1；
②（1）CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ•mol^-1；
（2）C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+131kJ•mol^-1
依据盖斯定律（2）-（1）得到：C（s）+CO₂（g）═2CO（g）△H═+172kJ/mol，
故答案为：+172kJ/mol；
（2）N≡N键的键能是948.9kJ•mol^-1，H-H键的键能是436.0kJ•mol^-1； N-H键的键能是391.55kJ•mol^-1．则$\frac{1}{2}$N₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂（g）═NH₃（g）△H=反应物键能总和-生成物键能总和=$\frac{1}{2}$×948.9kJ•mol^-1 +$\frac{3}{2}$×436.0kJ•mol^-1 -3×391.55kJ•mol^-1=-46.2KJ/mol，
故答案为：-46.2 KJ/moL；
（3）①CH₄在负极上失电子，碱性条件下生成碳酸根，所以甲装置中通入CH₄的电极反应式为CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；故答案为：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；②②当丙池中产生11.2L（标准状况下）即0.5mol气体时，丙池中反应为2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2NaOH，则氢气的体积与氯气的体积相同均为0.25moL，又乙池中产生气体为氧气，所以根据得失电子守恒，物质的量为$\frac{0.25}{2}$=0.125moL，由于丙池中电解生成H₂和Cl₂从溶液中逸出，所以应该加二者的化合物，即加入HCl，
故答案为：0.125moL；HCl．

点评 本题考查了热化学方程式书写方法和注意问题以及原电池和电解池原理，正确推断原电池正负极是解本题的关键，注意键能计算焓变的方法，题目难度中等．