Question

12．（1）理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池．请利用反应“Cu+2Ag⁺═2Ag+Cu²⁺”设制一个化学电池（正极材料用碳棒），回答下列问题：
①该电池的负极材料是Cu，发生氧化反应（填“氧化”或“还原”），电解质溶液是硝酸银溶液；
②若导线上转移电子1mol，则被还原的物质108克．
（2）已知拆开1mol H-H键、1mol N≡N、1mol N-H键分别需要吸收的能量为436kJ、946k J、391k J．则由N₂和H₂反应生成1mol NH₃需要放出（填“放出”或“吸收”）46KJ的热量．
（3）常温下将0.010molCH₃COONa和0.004molHCl溶于水，配制成0.5L混合溶液，判断：
①溶液中共有7种微粒（包括分子和离子）；
②溶液中有两种微粒的物质的量之和一定等于0.010mol，它们是CH₃COO^-和CH₃COOH；溶液中n（CH₃COO^-）+n（OH^-）-n（H⁺）=0.006mol．

Answer 1

分析 （1）①根据方程式，失电子的物质作负极；电解质溶液中含有得电子的Ag⁺；
②根据正极反应式计算Ag的物质的量，带入m=nM计算质量；
（2）化学反应中，化学键断裂吸收能量，形成新化学键放出能量，根据方程式计算，化学反应中，反应物的总能量大于生成物的总能量，反应放热，反之吸热，以此计算反应热并判断吸热还是放热；
（3）CH₃COONa和HCl反应生成CH₃COOH和NaCl，因CH₃COONa的物质的量大于HCl，所以醋酸钠有剩余，溶液中的溶质为NaCl、CH₃COOH、CH₃COONa，且CH₃COONa的物质的量与CH₃COOH的物质的量之比为3：2，
①溶液中存在电离平衡H₂O?H⁺+OH^-、CH₃COOH?CH₃COO^-+H⁺，水解平衡CH₃COO^-+H₂O?CH₃COOH+OH^-，据此判断溶液中存在的粒子；
②任何电解质溶液中都存在物料守恒，根据物料守恒判断；任何电解质溶液中都存在电荷守恒，根据电荷守恒判断．

解答 解：（1）①原电池中失电子的物质作负极，负极发生氧化反应，根据反应方程式知，Cu作负极，电解质溶液中含有得电子的Ag⁺，可用硝酸银溶液作电解质溶液，
故答案为：Cu；氧化；硝酸银溶液；
②由Ag⁺+e^-=Ag可知，导线上转移电子1mol，则被还原生成1molAg，质量为1mol×108g/mol=108g，
故答案为：108；
（2）拆1molH-H键、1molN≡N、1molN-H键分别需要吸收的能量为436kJ、946kJ、391kJ，在反应N₂+3H₂?2NH₃中，断裂3mol H-H键，1mol N三N键共吸收的能量为：3×436kJ+946kJ=2254kJ，
生成2mol NH₃，共形成6molN-H键，放出的能量为：6×391kJ=2346kJ，
吸收的能量少，放出的能量多，该反应为放热反应，
放出的热量为：2346kJ-2254kJ=92kJ，
所以生成1mol NH₃放出热量为46KJ；
故答案为：放出；46KJ；
（3）CH₃COONa和HCl反应生成CH₃COOH和NaCl，因CH₃COONa的物质的量大于HCl，所以醋酸钠有剩余，溶液中的溶质为NaCl、CH₃COOH、CH₃COONa，且CH₃COONa的物质的量与CH₃COOH的物质的量之比为3：2，
①溶液中存在电离平衡 H₂O?H⁺+OH^-、CH₃COOH?CH₃COO^-+H⁺，水解平衡CH₃COO^-+H₂O?CH₃COOH+OH^-，所以溶液中存在的粒子有H₂O、H⁺、OH^-、CH₃COOH、CH₃COO^-、Na⁺、Cl^-，所以一共有7种微粒，故答案为：7；
 ②任何电解质溶液中都存在物料守恒，根据物料守恒得n（CH₃COO^-）+n（CH₃COOH）=0.010mol；溶液中存在电荷守恒，根据电荷守恒得n（CH₃COO^-）+n（OH^-）+n（Cl^-）=n（H⁺）+n（Na+），所以的n（CH₃COO^-）+n（OH^-）-n（H⁺）=n（Na+）-n（Cl^-）=0.010mol-0.004mol=0.006mol，
故答案为：CH₃COO^-；CH₃COOH；0.006．

点评 本题考查原电池的设计、反应热的计算、离子浓度大小比较，题目难度不大，（3）中明确溶液中的溶质是解本题关键，再利用电荷守恒、物料守恒解答，会判断溶液中存在的微粒，为易错点．