Question

（1）高炉冶铁过程中，甲烷在催化反应室中产生水煤气（CO和H₂）还原氧化铁，有关反应为：CH₄(g)＋CO₂(g)===2CO(g)＋2H₂(g)  ΔH＝＋260 kJ·mol^－1

已知：2CO(g)＋O₂(g)===2CO₂(g)  ΔH＝－566 kJ·mol^－1

则CH₄与O₂反应生成CO和H₂的热化学方程式为____________ ；

（2）如下图所示，装置Ⅰ为乙烯(C₂H₄)燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)，通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。

① a处应通入_____________(填“C₂H₄”或“O₂”)，a处电极上发生的电极反应式是____________；

② 电镀结束后，装置Ⅰ中KOH溶液的浓度_________(填写“变大”“变小”或“不变”，下同)，装置Ⅱ中Cu^2＋的物质的量浓度__________；

③ 电镀结束后，装置Ⅰ溶液中的阴离子除了OH^－以外还含有__________；

④ 在此过程中若完全反应，装置Ⅱ中阴极质量变化12.8 g，则装置Ⅰ中理论上消耗乙烯________L(标准状况下)。

（3）用惰性电极电解饱和的NaCl溶液，将湿润的淀粉KI试纸放在阳极附近，发现试纸变蓝，待一段时间后又发现蓝色褪去。这是因为过量的Cl₂将生成的I₂又氧化。若反应的Cl₂和I₂物质的量之比为5∶1，且生成两种酸，该反应的化学方程式为___________________。

Answer

（1）2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g) △H = －46kJ·mol－1

（2）① C2H4 C2H4+16OH－－12e－=== 2CO32－ +10H2O②变小 不变 ③ CO32 ④ 0.7475

（3）5Cl2＋I2＋6H2O===2HIO3＋10HCl

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律，将第一个热化学方程式乘以2，与第二个相加得2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g) △H = －46kJ·mol－1。

(2)①因为要实现Fe棒上镀Cu，则Cu棒发生氧化反应，作阳极，b电极作正极，a电极作负极，C2H4 在a处通入，乙烯失电子发生氧化反应生成CO2 和水，由于KOH作电解质溶液，所以产物为CO32-，则a极反应式为C2H4+16OH－－12e－=== 2CO32－ +10H2O；

②装置Ⅰ是乙烯、氧气燃料电池，工作时消耗KOH生成K2CO3，所以溶液中KOH溶液的浓度变小，装置Ⅱ是电镀池，要实现铁上镀铜，铁做阴极，铜作阳极，所以阳极反应为Cu-2e－=Cu2＋,电解质溶液是硫酸铜溶液，则阴极反应为Cu2＋+2e－=Cu，所以溶液中Cu2＋的物质的量浓度不变；

③ 电镀结束后，装置Ⅰ中发生的反应为乙烯与氧气、KOH反应生成碳酸钾和水，所以溶液中的阴离子除了OH－以外还含有CO32－；

④ 因为此过程完全反应，装置Ⅱ中阴极的电极反应为Cu2＋+2e－=Cu，质量增加12.8 g是铜的质量，那么铜的物质的量为12.8g÷64g/mol=0.2mol，根据电极反应可知，电路中转移了0.4mol电子，再根据，C2H4+16OH－－12e－=== 2CO32－ +10H2O；消耗乙烯1/30mol，则装置Ⅰ中理论上消耗乙烯1/30×22.4L/mol=0.7475L(标准状况下)。

（3）根据题意Cl2氧化了生成的I2，Cl元素的化合价降低，生成盐酸，反应中Cl2和I2的物质的量之比为5：1，设元素的化合价为x，则5×2×1=1×2×x，解得x=+5，所以生成碘酸，发生的化学反应为5Cl2＋I2＋6H2O===2HIO3＋10HCl。

【考点定位】考查热化学方程式的书写，燃料电池的工作原理，电解池的工作原理，氧化还原反应等知识。

【名师点睛】本题考查热化学方程式的书写，燃料电池的工作原理，电解池的工作原理，氧化还原反应等知识。热化学方程式是表示化学反应与反应热关系的方程式。书写和应用热化学方程式时必须注意以下几点：①明确写出反应的计量方程式，各物质化学式前的化学计量系数可以是整数，也可以是分数。②各物质化学式右侧用圆括弧（）表明物质的聚集状态。可以用g、l、s分别代表气态、液态、固态。溶液中的反应物质，则须注明其浓度，以aq代表水溶液，(aq) 代表无限稀释水溶液。③反应热与反应方程式相互对应。若反应式的书写形式不同，则相应的化学计量系数不同，故反应热亦不同。④热化学方程式必须标明反应的浓度、温度和压力等条件，若在常温常压时可省略。