Question

能量是国民经济发展的重要基础，我国目前使用的能源主要是化石燃料。

（1）已知：C(s)+O₂(g)=CO₂(g)；ΔH＝－437.3 kJ·mol^－1

H₂(g)+O₂(g)=H₂O(g)；ΔH＝－285.8 kJ·mol^－1

CO(g)+O₂(g)=CO₂(g)；ΔH＝－283.0 kJ·mol^－1

则煤气化反应C(s)+H₂O(g)=CO(g)+H₂(g)的焓变ΔH＝________kJ·mol^－1。

（2）熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。可用熔融的碳酸盐作电解质。向负极充入燃料气CH₄，用空气与 CO₂ 的混合气作为正极的助燃气，以石墨为电极材料，制得燃料电池。工作过程中, CO₃^2-移向_________极(填“正”或“负”) ，已知 CH₄ 发生的电极反应式为 CH₄ + 4CO₃^2-―8e^-＝ 5CO₂+2H₂O，则另一极的电极反应方程式为：

（3）利用上述燃料电池，按下图所示装置进行电解，A、B、C、D 均为铂电极，

A．甲槽中有200ml一定浓度的NaCl与C uSO₄混合溶液，理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系入上图所示(气体体积已换算成标准状况下的体积)，(电解前后溶液的体积变化关系忽略不计)

①原混合溶液NaCl的物质的量浓度       mol/L， CuSO₄的物质的量浓度         mol/L。

②t₂时所得溶液的pH=___________

B．乙槽CuSO₄ 溶液200ml。乙槽内电解的总化学方程式________________；

①当 C 极析出 0.64g 物质时，乙杯溶液中生成的硫酸为_________mol。电解后，若使乙池内的溶液完全复原，可向乙池中加入_____________(选填字母标号)

A．Cu(OH)₂      B．CuO      C．CuCO₃     D．Cu₂(OH)₂CO₃

②若通电一段时间后，向所得的乙杯溶液中加入 0.2mol 的 Cu(OH)₂ 才能恰好恢复到电解前的浓度，则电解过程中转移的电子数为______________。

Answer

（1）+131.5；

（2）负；O2+CO2+4e－=CO32-

（3）A、①0.1；0.1 ②1；

B、2Cu2++2H2O=2Cu+O2+4H+;①0.01；BC ②0.8NA

【解析】

试题分析：（1）①C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-437.3kJ•mol-1，②H2(g)+O2(g)═H2O(g)△H=-285.8kJ•mol-1，③CO(g)+O2(g)═CO2(g)△H=-283.0kJ•mol-1，依据盖斯定律计算，①-②-③得到固态碳与水蒸汽反应生成一氧化碳和氢气的热化学方程式是：C(s)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H=-131.5kJ•mol-1；故答案为：-131.5kJ•mol-1；

（2）甲烷燃料电池中，负极上甲烷被氧化，电极方程式为CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O，正极发生的反应是氧气得电子的过程，电极反应为：O2+2CO2+4e-=2CO32-，生成的CO32-向负极移动，故答案为：负；O2+CO2+4e－=CO32-；

（3）A、电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液，阳极发生2Cl--2e-=Cl2↑、4OH--4e-=O2↑+2H2O，阴极发生Cu2++2e-=Cu、2H++2e-=H2↑，结合图可知，Ⅰ为阴极气体体积与时间的关系，Ⅱ为阳极气体体积与时间的关系。

①由图可知，产生氯气为224mL，则由2Cl--2e-=Cl2↑可知，n(NaCl)=×2=0.02mol，所以c(NaCl)==0.1mol/L，由t2时生成氧气为112mL，n(O2)==0.005mol，则共转移电子为0.02mol+0.005mol×4=0.04mol，根据电子守恒及Cu2++2e-=Cu可知，n(CuSO4)==0.02mol，所以c(CuSO4)==0.1mol/L，故答案为：0.1；0.1；

②由t2时4OH--4e-=O2↑+2H2O～4H+，n(H+)=0.005mol×4=0.02mol，则溶液的c(H+)==0.1mol/L，因此pH=-lg c(H+)=-lg0.1=1，故答案为：1；

B、乙烧杯电解硫酸铜溶液，石墨为阳极，电极反应为4OH--4e-═O2↑+H2O，Cu为阴极，电极反应为Cu2++2e-═Cu，电解的总反应为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，故答案为：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4；

①取出Cu电极，洗涤、干燥、称量、电极增重0.64g，则生成Cu的物质的量为=0.01mol，转移的电子的物质的量为0.01mol×2=0.02mol，阳极反应的氢氧根离子的物质的量为0.2mol，生成的硫酸为0.1mol，根据电极方程式，电解过程中损失的元素有铜和氧，A、多加了H元素，错误；B、能够补充铜和氧元素，正确；C、CuCO3与硫酸反应放出二氧化碳，相当于加入了氧化铜，正确；D．Cu2(OH)2CO3多加了H元素，错误；故选BC；

②加入0.2 mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度，Cu(OH)2从组成上可看成CuO•H2O，根据“析出什么加入什么”的原则知，析出的物质是氧化铜和水，则阴极上析出氢气和铜，生成0.2mol铜转移电子个数=0.2mol×2 =0.4mol，根据原子守恒知，生成0.2mol水需要0.2mol氢气，生成0.2mol氢气转移电子的个数=0.2mol×2 =0.4mol，所以电解过程中共转移电子数为0.8mol，数目为0.8NA，故答案为：0.8NA。

【考点定位】考查盖斯定律的应用、电解原理

【名师点晴】本题考查盖斯定律的应用和热化学方程式的书写、电解原理及其计算，注意反应热等于反应物的总键能-生成物的总键能、盖斯定律的应用，明确发生的电极反应及图图象的对应关系是解答本题的关键。做题时注意电极的判断和电极反应的书写，注意串联电路中各电极转移的电子数目相等，利用反应的方程式计算。