题目内容

6.I.甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,研究甲醇具有重要意义.工业上可用CO2和H2制取甲醇,已知下列反应的能量变化图:

则由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l)△H=-50KJ/mol
II.如图所示的四个容器中分别盛有不同的溶液,其中c、d、e、g、h为石墨电极,f为Fe棒.甲为磷酸铁锂动力电池是一种高效长寿命的二次电池,其工作原理为:
C6Li+FePO4 $?_{充电}^{放电}$C6Li(1-x)+xLiFePO4+(1-x)FePO4
闭合K发现g电极附近的溶液先变红,20min后,将K断开,此时c、d两极上产生的气体体积相同,据此回答:

(1)a为电池正极(填正或负),其发生的电极反应方程式为:xLi++xFePO4+xe-═xLiFePO4+(1-x)FePO4.
(2)在丁装置中发生的总反应化学方程式:2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+Cl2↑+H2↑.
(3)电解至20min时,停止电解,此时要使乙中溶液恢复到原来的状态,需要加入的物质可以是B(A.CuO、H2O   B.Cu(OH)2   C.Cu2(OH)2CO3)其物质的量是0.1mol.20min后将乙装置与其他装置断开,然后在c、d两极间连接上灵敏电流计,发现电流计指针偏转,d电极上发生的电极反应式为:4H++NO3-+3e-=NO+2H2O.

分析 I.由图可知,①CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H=-41KJ/mol,
②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l)△H=-91KJ/mol,
结合盖斯定律②-①得到CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l);
II.甲池是原电池做电源,发生的反应为:C6Li+FePO4 $?_{充电}^{放电}$C6Li(1-x)+xLiFePO4+(1-x)FePO4;乙、丙、丁是电解池,闭合K,发现g电极附近的溶液变红,说明g电极是电解池的阴极,h是电解池的阳极;所以a为正极,b为负极;c电极为阴极,d为阳极;e电极为阴极,f为阳极;20min后,将K断开,此时c、d两极上产生的气体体积相同,乙中发生阴极反应为Cu2++2e-=Cu、2H++2e-=H2↑,阳极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑,丙中电解水,丁中阳极反应为2Cl--2e-=Cl2↑,阴极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑,以此来解答.

解答 解:I.由图可知,①CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H=-41KJ/mol,
②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l)△H=-91KJ/mol,
结合盖斯定律②-①得到CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l),
则由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l)△H=-50KJ/mol,
故答案为:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l)△H=-50KJ/mol;
II.(1)由上述分析可知,a为正极,正极反应为xLi++xFePO4+xe-═xLiFePO4+(1-x)FePO4,故答案为:正;xLi++xFePO4+xe-═xLiFePO4+(1-x)FePO4;
(2)在丁装置中发生的总反应化学方程式为2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+Cl2↑+H2↑,故答案为:2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+Cl2↑+H2↑;
(3)乙中发生阴极反应为Cu2++2e-=Cu、2H++2e-=H2↑,阳极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑,硝酸铜为0.1mol,设生成气体均为xmol,则4x=2x+0.1×2,x=0.1mol,所以电路中电子转移总数为0.4mol,电解时生成0.1mol氢气、0.1mol氧气和0.1molCu,若使乙中溶液恢复到原来的状态,需要加入0.1molCu(OH)2,
20min后将乙装置与其他装置断开,然后在c、d两极间连接上灵敏电流计,发现电流计指针偏转,c上析出Cu作负极,d为石墨作正极,正极上硝酸根离子得到电子生成NO,d电极上发生的电极反应式为4H++NO3-+3e-=NO+2H2O,
故答案为:B;0.1mol;4H++NO3-+3e-=NO+2H2O.

点评 本题考查反应热与焓变、电化学,为高频考点,把握图中能量变化、盖斯定律应用、电极反应为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,综合性较强,题目难度不大.

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