Question

碳元素是形成物种最多的元素之一，其中许多物质对人类来说有着极其重要的作用．
（1）石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，它是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，同时也是世界上导电性最好的材料（结构见图1）．
试预测它与下列物质可能反应的是

 

．
A．氧气     B．单质氟     C．浓硝酸    D．氢氧化钠溶液
（2）①CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=a kJ?mol-1；
②CH3OH（g）=CO（g）+2H2（g）△H=bkJ?mol-1；
CH4（g）与H2O （g）反应生成CH3OH（g）和H2（g）的热化学方程式为

 

．
（3）柠檬酸（H₃Cit）是重要的三元有机酸，它的三种铵盐均易溶于水，它们可通过H₃Cit与氨水反应获得，含碳各物种的分布分数（平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数）与pH 的关系见图2． ①为制取NH₄H₂Cit，pH应控制在

 

；
②柠檬酸和一定量氨水反应所得溶液的pH约为6.7时，该反应的离子方程式为

 

．
（4）锌溴液流电池是一种新型电化学储能装置（如图3所示），电解液为溴化锌水      溶液，电解液在电解质储罐和电池间不断循环．充电时b为电源的

 

（填“正极”、“负极”、“阳极”或“阴极”）；放电时正极的电极反应式：

 

．

Answer 1

考点：热化学方程式,化学电源新型电池

专题：

分析：（1）根据碳单质的性质结合碳单质和硅单质性质的相似性来回答；
（2）根据盖斯定律来计算化学反应的焓变，并书写热化学方程式；
（3）①根据图示信息确定制取NH₄H₂Cit的pH范围；
②根据图示信息知道：柠檬酸和一定量氨水反应所得溶液的pH约为6.7时，溶液中存在HCit^2-、Cit^3-等离子；
（4）根据图示的信息，结合原电池等工作原理，原电池的负极是金属锌失电子的过程，所以b是负极，a是正极，根据充电时，电池的正极和电源的正极相接，负极和电源的负极相接；原电池的两极反应中，正极上发生得电子的还原反应．

解答： 解：（1）根据碳单质的性质可以和氧气在点燃下反应，可以和浓硝酸加热下反应，碳单质可以和氟气之间反应，故答案为：ABC；
（2）已知：①CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=a kJ?mol^-1；
②CH₃OH（g）═CO（g）+2H₂（g）△H=bkJ?mol^-1；
根据盖斯定律，反应CH₄（g）+H₂O（g）=CH₃OH（g）+H₂（g），可以是①-②得到，所以该反应的△H=（a-b）kJ/mol，
故答案为：CH₄（g）+H₂O（g）=CH₃OH（g）+H₂（g）△H=（a-b）kJ/mol；
（3）①根据图示信息知道，H₂Cit^-存在的pH范围大约在4左右，故答案为：3.8～4.2；
②根据图示信息知道：柠檬酸和一定量氨水反应所得溶液的pH约为6.7时，溶液中存在HCit^2-、Cit^3-等离子，所以反应的离子方程式为2H₃Cit+5NH₃?H₂O=HCit^2-+Cit^3-+5NH₄⁺+5H₂O，故答案为：2H₃Cit+5NH₃?H₂O=HCit^2-+Cit^3-+5NH₄⁺+5H₂O；
（4）根据图示的信息，结合原电池等工作原理，原电池的负极是金属锌失电子的过程，所以b是负极，a是正极，根据充电时，电池的正极和电源的正极相接，负极和电源的负极相接，所以充电时b为电源的负极，放电时，正极上发生得电子的还原反应，反应为：Br₂+2e^-=2Br^-，故答案为：负极；Br₂+2e^-=2Br^-．

点评：本题涉及碳单质的性质、电化学、热化学等方面的知识的考查，注意知识的归纳和梳理是关键，难度中等．