Question

8．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）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-394kJ/mol
2C（石墨）+O₂（g）=2CO（g）△H₂=-222kJ/mol
H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O （g）△H₃=-242kJ/mol
则CO还原H₂O（g）的热化学方程式为CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol．
（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工作时的负极电极反应：H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O．
（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图1，写出该电池充电时阳极电极反应：LiFePO₄-xe^-═Li_（1-x）FePO₄+xLi⁺．
（4）LiOH是制备锂离子电池正极材料的重要原料，其电解法制备的装置如图2．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极为电源的负（填“正”或“负”）极，B极区电解液为LiCl溶液（填化学式），该离子交换膜是阳（填“阳”或“阴”）离子交换膜．解释蓝色褪去的原因气体a（Cl₂）将I₂氧化成更高价态的碘的化合物．

Answer 1

分析 （1）根据盖斯定律，由已知热化学方乘以适当的系数进行加减构造目标热化学方程式，反应热也乘以相应的系数并进行相应的加减，据此计算；
（2）燃料电池的负极上是燃料失电子的氧化反应，根据电解质环境书写电极反应式；
（3）在电解池的阳极上发生失电子的氧化反应，据此回答；
（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，在A中制备LiOH，Li⁺由A经过阳离子交换膜向B移动；B中为LiCl溶液，氯离子放电生成氯气，据此回答．

解答 解：（1）已知在25℃时：
①2C（石墨）+O₂（g）=2CO（g）△H₂=-222kJ/mol
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H₂=-242kJ/mol
③C（石墨）+O₂（g）═CO₂（g）△H₃=-394kJ/mol
由盖斯定律，③-②-①×$\frac{1}{2}$得：CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g），故△H=△H₃-△H₂-△H₁=-394kJ/mol-（-242kJ/mol）-（-111kJ/mol）=-41kJ/mol，
故答案为：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41 kJ/mol；
（2）燃料电池的负极上是燃料氢气失电子的氧化反应，根据电解质是碱性环境，所以负极上的电极反应式：H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O，故答案为：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，导致蓝色褪去故答案为：LiCl；阳；气体a（Cl₂）将I₂氧化成更高价态的碘的化合物．

点评 题考查反应热有关计算，注意利用盖斯定律构造目标热化学方程式，题目侧重于考查学生的计算能力，题目难度中等