Question

（1）在298K时，1mol C₂H₆在氧气中完全燃烧生成CO₂和液态水，放出热量1558.3kJ．写出该反应的热化学方程式

 

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（2）利用该反应设计一个燃料电池：用KOH溶液作电解质溶液，多孔石墨作电极，在电极上分别通入乙烷和氧气．通入乙烷气体的电极应为

 

极（填“正”或“负”），该电极上发生的电极反应式为

 

．
（3）在图1所示实验装置中，石墨棒上的电极反应式为

 

．如果起始时盛有1L pH=5的CuSO₄溶液（25℃，CuSO₄足量），一段时间后溶液的pH变为1，此时可观察到的现象是

 

．若要使溶液恢复到起始浓度（温度不变，忽略溶液体积的变化），可向溶液中加入

 

（填物质名称），其质量约为

 

．
（4）将普通碳钢钉放入“84消毒液”（NaClO溶液）中浸泡一段时间．预期的实验现象是

 

．
（5）为了进一步探究碳钢钉在该消毒液（NaClO）中的腐蚀原理，某同学设计了如图2所示实验装置，写出碳（C）极上发生的电极反应式

 

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Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理,热化学方程式

专题：化学反应中的能量变化,电化学专题

分析：（1）1mol C₂H₆在氧气中完全燃烧生成CO₂和液态水，放出热量1558.3kJ，则2mol乙烷完全燃烧放出3116.6 kJ热量，据此书写热化学反应方程式；
（2）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应；
（3）根据电子流动方向知，石墨是阳极、铁电极是阴极，阳极上氢氧根离子放电、阴极上铜离子放电；
根据“析出什么加入什么”原则加入物质；        
（4）该装置构成原电池，铁作负极、C作正极，负极上生成亚铁离子、正极上生成氢氧根离子；     
（5）正极上次氯酸根离子得电子发生还原反应．

解答： 解：（1）1mol C₂H₆在氧气中完全燃烧生成CO₂和液态水，放出热量1558.3kJ，则2mol乙烷完全燃烧放出3116.6 kJ热量，所以其热化学反应方程式为2C₂H₆（g）+7O₂（g）=4CO₂（g）+6H₂O（l）△H=-3116.6 kJ?mol^-1，
故答案为：2C₂H₆（g）+7O₂（g）=4CO₂（g）+6H₂O（l）△H=-3116.6 kJ?mol^-1；
（2）燃料电池中，负极上燃料乙烷失电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为C₂H₆+18OH^--14e^-=2CO₃^2-+12H₂O，
故答案为：负； C₂H₆+18OH^--14e^-=2CO₃^2-+12H₂O； 
（3）根据电子流动方向知，石墨是阳极、铁电极是阴极，阳极上氢氧根离子放电，石墨电极反应式为4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，阴极上铜离子放电生成铜，所以看到的现象是墨电极表面有气泡产生，铁电极上附着一层红色物质，溶液颜色变浅；
阳极上析出氧气、阴极上析出铜，所以相当于析出CuO，电池反应式为2CuSO₄+2H₂O

电解  .

2H₂SO₄+2Cu+O₂↑，pH=1时溶液中氢离子浓度为0.1mol/L，则溶液中n（H₂SO₄）=0.05mol/L×1L=0.05mol，阴极析出n（Cu）=

0.05mol

2

×2=0.05mol，根据“析出什么加入什么”原则，根据Cu原子守恒知析出m（CuO）=n（Cu）．M（CuO）=0.05mol×80g/mol=4g，也可以加入碳酸铜，其质量=0.05mol×124g/mol=6.2g，
故答案为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；石墨电极表面有气泡产生，铁电极上附着一层红色物质，溶液颜色变浅；氧化铜（或碳酸铜）；4g（或6.2g）；            
（4）该装置构成原电池，负极上铁失电子生成亚铁离子，正极上有氢氧根离子生成，亚铁离子和氢氧根离子生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁易被氧化生成氢氧化铁，所以钢钉表面有红褐色物质生成，故答案为：钢钉表面有红褐色物质生成；         
（5）正极上次氯酸根离子得电子和水生成氯离子好氢氧根离子，电极反应式为ClO^-+H₂O+2e^-=Cl^-+2OH^-，故答案为：ClO^-+H₂O+2e^-=Cl^-+2OH^-．

点评：本题考查了原电池原理，明确电子流向、各个电极上发生的反应是解本题关键，再结合转移电子守恒、原子守恒进行计算，注意（3）题要使溶液恢复原状也可以加入碳酸铜，为易错点．