Question

【题目】研究化学反应中的能量变化有重要意义。请根据学过的知识回答下列问题：

Ⅰ.化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1 mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知：N≡N键的键能是948.9 kJ·mol－1，H—H键的键能是436.0 kJ·mol－1；N—H键的键能是391.55 kJ·mol－1。则N2(g)＋3H2(g)=2NH3(g)　ΔH＝______________

Ⅱ.下图是镁铝原电池请写出甲的电池总反应______________ ，乙池铝极的电极反应式______________

Ⅲ.下图是一个化学过程的示意图，回答下列问题：

（1）乙装置中电极A的名称是__________

（2）甲装置中通入CH4的电极反应式为 ________________________________________________

（3）一段时间，当丙池中产生224 mL(标准状况下)气体时，均匀搅拌丙池，所得溶液在25 ℃时的pH＝________(已知：NaCl溶液足量，电解后溶液体积为1000 mL)。

Answer 1

【答案】-92.4 kJ·mol－1 Mg+2H+ =Mg2+ +H2↑ 2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+4H2O 阳极 CH4＋10OH－－8e－=CO32－＋7H2O 12

【解析】

Ⅰ.（1）反应的焓变△H=反应物键能总和-生成物键能总和计算；

Ⅱ. 镁铝原电池，图甲中，电解质溶液为硫酸，则根据金属活动性顺序判断电源负极为镁，图乙中，电解质溶液为氢氧化钠，铝与氢氧化钠发生自发的氧化还原反应，故铝做负极，据此分析作答；

Ⅲ. （1）甲池为甲烷形成的燃料电池；根据原电池的正负极判断乙装置电解池的阴阳极；
（2）CH4在负极上失电子，碱性条件下生成碳酸根；

（3）电解氯化钠溶液时，阴极上氢离子放电，阳极上氯离子放电，根据氯气、氢气和氢氧化钠的关系式计算氢氧化钠的物质的量浓度，从而得出溶液的pH。

Ⅰ. N≡N键的键能是948.9 kJ·mol－1，H—H键的键能是436.0 kJ·mol－1；N—H键的键能是391.55 kJ·mol－1，N2(g)＋3H2(g)=2NH3(g)　ΔH＝反应物键能总和生成物键能总和 = 948.9 kJmol1+3×436.0 kJmol16×391.55 kJmol1 =-92.4 kJ·mol－1，

故答案为：-92.4 kJ·mol－1；

Ⅱ. 图甲的原电池装置中，镁做负极，被氧化，铝电极做正极，氢离子被还原，其总的电池反应式为：Mg+2H+ =Mg2+ +H2↑；在图乙中，铝与氢氧化钠溶液反应，Al为原电池的负极，被氧化，故电极反应式为：2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+4H2O，

故答案为：Mg+2H+ =Mg2+ +H2↑；2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+4H2O；

Ⅲ. （1）甲池中一极通入甲烷，另一极通入氧气，所以甲池为甲烷形成的燃料电池，通入甲烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极，A与正极相连，所以A的名称为阳极；
故答案为：阳极；
（2）CH4在负极上失电子，碱性条件下生成碳酸根，所以甲装置中通入CH4的电极反应式为CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O，

故答案为：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；
（3）丙池中发生的反应为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，丙池中产生224 mL，则氢气的体积与氯气的体积相同均为112 mL，其物质的量为 = 0.005 mol，根据H22NaOH关系式得n(NaOH)=2×0.005 mol = 0.01 mol，故c(OH-) = = 0.01 mol/L，根据水的离子积c(H+) = = 10-12 mol/L，所以溶液的pH=12，

故答案为：12。