Question

（1）已知298K时，1mol C₂H₆在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出热量1 558.3kJ．写出该反应的热化学方程式：

 

．
（2）利用该反应设计一个燃料电池：用氢氧化钾溶液作电解质溶液，用多孔石墨作电极，在电极上分别充入乙烷和氧气．写出负极的电极反应式：

 

．
（3）在如图实验装置中，石墨棒上的电极反应式为

 

；
如果起始时盛有1 000mL pH=5的硫酸铜溶液（25℃）（CuSO₄足量），一段时间后溶液的pH变为1，若要使溶液恢复到起始浓度（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

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理,热化学方程式,电解原理

专题：

分析：（1）298K时，1mol C₂H₆在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出热量1 558.3kJ，则2molC₂H₆在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出热量3116.6kJ，据此写成热化学方程式；
（2）根据原电池中负极失电子，发生氧化反应；正极上得到电子，发生还原反应；分析电极反应，根据电子守恒结合总反应和正极反应计算得到负极电极反应；
（3）电解池中电子流出的电极为阳极，溶液中水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气与氢离子；根据电解硫酸铜溶液的反应特征分析判断恢复溶液浓度需要加入的物质，依据电荷守恒计算需要加入物质的质量．

解答： 解：（1）298K时，1mol C₂H₆在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出热量1 558.3kJ，则2molC₂H₆在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出热量3116.6kJ，其热化学方程式为：2C₂H₆（g）+7O₂（g）═4CO₂（g）+6H₂O（1）△H=-3 116.6 kJ?mol^-1；
故答案为：2C₂H₆（g）+7O₂（g）═4CO₂（g）+6H₂O（1）△H=-3 116.6 kJ?mol^-1；
（2）利用反应①2 C₂H₆（g）+7 O₂（g）→4 CO₂（g）+6 H₂O（l）△H=-3116.6 kJ/mol；设计原电池，根据化合价变化分析判断，乙烷失电子发生氧化反应，所以通入乙烷气体的电极应为负极，正极电极反应为：②O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；①-②×7得到负极电极反应为：C₂H₆-14e^-+18OH^-═2CO₃^2-+12H₂O；
故答案为：C₂H₆-14e^-+18OH^-═2CO₃^2-+12H₂O；
（3）如图所示实验装置中，石墨棒上是电子流出一端，电解池中电子流出的是阳极，所以阳极电极反应为氢氧根离子放电，电极反应为：4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O；
起始时盛有1000mLpH=5的硫酸铜溶液（25℃）（CuSO₄ 足量），一段时间后溶液的pH变为1，若要使溶液恢复到起始浓度（忽略溶液体积的变化），反应的化学方程式为2CuSO₄+2H₂O

通电  .

2Cu+2H₂SO₄+O₂↑根据PH的变化可知生成的硫酸近似为0.05mol，消耗硫酸铜0.05mol，消耗水0.05mol，所以需要加入与硫酸反应能生成硫酸铜0.05mol，水0.05mol的物质，所以加入氧化铜的质量=0.05mol×80g/mol=4g；
故答案为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；氧化铜；4．

点评：本题考查了热化学方程式的书写、燃料电池电极反应式的书写、有关电解池计算，题目难度中等，明确电解池工作原理是解题关键．