Question

化学变化中的能量转换对于生产具有重大意义和研究价值。回答下列问题：

（l）中科院大连化学物理研究所的科研人员在新型纳米催化剂Na-Fe₃O₄和HMCM-22的表面将CO₂转化为烷烃，其过程如图。

①过程Ⅰ能量__（填“释放”或“吸收”。

②已知：CO₂(g)+H₂(g)═CO(g)+H₂O(g)    △H═+41kJ•mol^-1：

2CO₂(g)+6H₂(g)═C₂H₄(g)+4H₂O(g)    △H═-128kJ•mol^-1：

3CO₂(g)+9H₂(g)═C₃H₆(g)+6H₂O(g)    △H═+157.5kJ•mol^-l

C₂H₄(g)+C₃H₆(g)+H₂(g)═C₅H₁₂(异戊烷，g)    △H=+267.6kJ•mol^-1。

则5CO(g)+11H₂(g)═C₅H₁₂(异戊烷，g)+5H₂O(g)△H=__kJ•mol^-1。

（2）一种铜版画雕刻用的酸性蚀刻液的有效成份是CuCl₂，蚀刻反应为：Cu²⁺+Cu+6Cl^-═2CuCl₃^2-。工业上用电解法将CuCl₃^2-转化为Cu²⁺，使蚀刻液再生并回收金属Cu。装置如图（电极不参与反应）。

①再生的CuCl₂蚀刻液为流出液__（填“a”或“b”）。

②写出N极的电极反应：__。

③装置中使用___离子交换膜（填“阳”或“阴”）。若电解池工作前，阴极室和阳极室中电解液质量相等，当转移0.1mol电子，流出液未流出时，两侧电解液的质量差为__g。

Answer

吸收 +92.1 a Cu2++2e-═Cu 阴 10.3

【解析】

(1)①断开化学键要吸收热量，形成化学键要放出热量；

②已知：CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)△H1= +41kJ•mol-1；

2CO2(g)+6H2(g)═C2H4(g)+4H2O(g)△H2= -128 kJ•mol-1；

3CO2(g)+9H2(g)═C3H6(g)+6H2O(g)△H3= +157.5kJ•mol-l ；

C2H4(g)+C3H6(g)+H2(g)═C5H12(异戊烷，g)△H4= +267.6kJ•mol-1；

则5CO(g)+11H2(g)═C5H12(异戊烷，g)+5H2O(g)△H，由盖斯定律可知，△H=-5①+②+③+④；
(2)蚀刻过程中将Cu转化为CuCl32-去除，涉及反应为Cu与Cu2+反应可生成CuCl，CuCl与Cl-生成CuCl32-，涉及反应为Cu2++Cu+2Cl-═2CuCl、CuCl+2Cl-⇌CuCl32-，工业上用电解法将CuCl32-转化为Cu2+，使蚀刻液再生并回收金属Cu的原理分析如下：阳极M发生氧化反应，将CuCl32-转化为Cu2+，则阳极发生反应：CuCl32--e-═Cu2++3Cl-，阳极区的Cu2+进入阴极区b，要回收得到金属Cu，就由Cu2+发生还原反应生成，就在阴极N生成，回收得到金属Cu．阴极区的Cl-通过阴离子交换膜进入阳极区a，使蚀刻废液CuCl32-再生，据此答题。

①蚀刻废液CuCl32-再生，可使CuCl32-发生氧化反应得到Cu2+；

②连着电源负极为阴极，应由Cu2+发生还原反应生成，回收得到金属Cu；

③阴极区的Cl-通过阴离子交换膜进入阳极区a，使蚀刻废液CuCl32-再生，根据得失电子守恒计算。

(1)①过程Ⅰ是CO2(g)转变成CO(g)和O的过程，断开化学键要吸收能量；

②已知：①CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)△H1═+41kJ•mol-1，②2CO2(g)+6H2(g)═C2H4(g)+4H2O(g)△H2═-128 kJ•mol-1，③3CO2(g)+9H2(g)═C3H6(g)+6H2O(g)△H3═+157.5kJ•mol-l ，④C2H4(g)+C3H6(g)+H2(g)═C5H12(异戊烷，g)△H4=+267.6kJ•mol-1。 则5CO(g)+11H2(g)═C5H12(异戊烷，g)+5H2O(g)△H，由盖斯定律可知，△H=-5①+②+③+④=-5×41kJ•mol-1+（-128 kJ•mol-1）+157.5kJ•mol-l+267.6kJ•mol-1=+92.1kJ•mol-1；

(2)①从题给的信息来看，工业上CuCl2和盐酸的混合液作为蚀刻液，电解的过程，将CuCl32-转化为Cu2+，发生了氧化反应，应该在阳极M发生： CuCl32--e-═Cu2++3Cl-，阴极区的Cl-通过阴离子交换膜进入阳极区a，使蚀刻废液CuCl32-再生；

②电解的过程，阳极区的Cu2+进入阴极区b，Cu2+发生还原反应生成，就在阴极N生成，回收得到金属Cu，N极的电极反应：Cu2++2e-═Cu；

③从题给的信息来看，阳极M发生：CuCl32--e-═Cu2++3Cl-，阴极的电极反应：Cu2++2e-═Cu，阴极区的Cl-要通过阴离子交换膜进入阳极区，中和电荷，使蚀刻废液CuCl32-再生，若电解池工作前，阴极室和阳极室中电解液质量相等，当转移0.1mol电子，流出液未流出时 阳极M发生：CuCl32--e-═Cu2++3Cl-，转移1mol电子时，从原来的带两个负电，变为一个负电，故阴极区的Cl-要通过阴离子交换膜进入阳极区， 阴极的电极反应：Cu2++2e-═Cu，当转移2mol电子时，从溶液中要析出1mo铜，还要有2molCl-要通过阴离子交换膜进入阳极区，所以当转移2mol电子，流出液未流出时，两侧电解液的质量差为1mo铜和4molCl，

，m=10.3g。