Question

7．碳及其化合物与人类的生活、生产紧密联系．
（1）已知1g甲烷完全燃烧生成稳定的氧化物时放出Q kJ的热量，写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-16Q kJ/mol
（2）已知：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+130kJ•mol^-1，
2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-220kJ•mol^-1．断开1mol H-H键、O═O键分别需要吸收436kJ、496kJ的热量，则断开1mol O-H键需要吸收的热量为C
A．332kJ      B．118kJ
C．462kJ      D．360kJ
（3）以CO₂和H₂O为原料制备HCOOH和O₂的原电池原理如图1．电极a、b表面发生的电极反应式分别为：
a：2H₂O-4e^-═O₂↑+4H⁺，b：CO₂+2H⁺+2e^-=HCOOH．
（4）图2中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO₂气体．则阳极产生ClO₂的电极反应式为Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺，用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因：在阴极发生2H⁺+2e^-=H₂↑，H⁺浓度减小，使得H₂O?OH^-+H⁺的平衡向右移动，OH^-浓度增大，pH增大．

Answer 1

分析 （1）1g甲烷完全燃烧生成稳定的氧化物时放出Q kJ的热量，则1mol甲烷完全燃烧，放出热量QkJ×16=16QkJ，结合焓变为负极物质的状态书写热化学方程式，以此来解答；
（2）根据盖斯定律计算水分解反应的焓变，化学反应的焓变△H=反应物的键能之和-生成物键能之和进行计算；
（3）由图可知，左室投入水，生成氧气与氢离子，电极a表面发生氧化反应，为负极，右室通入二氧化碳，酸性条件下生成HCOOH，电极b表面发生还原反应，为正极；
（4）由题意可知，氯离子放电生成ClO₂，由元素守恒可知，有水参加反应，同时生成氢离子；电解中H⁺浓度减小，使得H₂O?OH^-+H⁺的平衡向右移动．

解答 解：（1）1g甲烷完全燃烧生成稳定的氧化物时放出Q kJ的热量，则1mol甲烷完全燃烧，放出热量QkJ×16=16QkJ，则表示燃烧热的热化学方程式为CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-16QkJ/mol，
故答案为：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-16Q kJ/mol；
（2）已知①C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+130kJ•mol^-1，
②2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-220kJ•mol^-1
①×2-②得：2H₂O（g）═O₂（g）+2H₂（g）△H=（2×130+220）kJ•mol^-1=480kJ•mol^-1，
设O-H键能为akJ•mol^-1，则4a-496-2×436=480，
解得a=462．
故选C；
（3）由图可知，左室投入水，生成氧气与氢离子，电极a表面发生氧化反应，为负极，电极反应式为2H₂O-4e^-═O₂↑+4H⁺，右室通入二氧化碳，酸性条件下生成HCOOH，电极b表面发生还原反应，为正极，电极反应式为2CO₂+4e^-+4H⁺═2HCOOH，
故答案为：2H₂O-4e^-═O₂↑+4H⁺；CO₂+2H⁺+2e^-=HCOOH；
（4）由题意可知，阳极氯离子放电生成ClO₂，由元素守恒可知，有水参加反应，同时生成氢离子，电极反应式为：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺；电解中阴极H⁺浓度减小，使得H₂O?OH^-+H⁺的平衡向右移动，溶液的pH增大，
故答案为：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺；在阴极发生2H⁺+2e^-=H₂↑，H⁺浓度减小，使得H₂O?OH^-+H⁺的平衡向右移动，OH^-浓度增大，pH增大．

点评 本题考查热化学方程式的书写、盖斯定律的应用以及化学反应的能量和化学键键能之间的关系以及电化学原理等，为高频考点，侧重分析与应用能力的考查，注意知识的迁移和应用是关键，难度中等．