Question

（1）丙烷燃烧可以通过以下两种途径：

途径I：C₃H₈（g） + 5O₂（g） = 3CO₂（g） +4H₂O（l）  ΔH＝-a kJ·mol^-1

途径II：C₃H₈（g） = C₃H₆（g）+ H₂（g）   ΔH＝+b kJ·mol^-1

2C₃H₆（g）+ 9O₂（g） = 6CO₂（g） +6H₂O（l）  ΔH＝-c kJ·mol^-1

2H₂（g）+O₂ （g） = 2H₂O（l）  ΔH＝-d kJ·mol^-1 （abcd均为正值）

请回答下列问题：

①判断等量的丙烷通过两种途径放出的热量，途径I放出的热量__________（填“大于”、“等于”或“小于”）途径II放出的热量。

②b 与a、c、d的数学关系式是___________________ 。

（2）甲醇是一种重要的试剂，有着广泛的用途，工业上可利用CO₂制备甲醇。用CH₄与CO₂反应制H₂和CO，再利用H₂和CO化合制甲醇。已知:

① 2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l） △H₁=-1450.0kJ·mol^－1

② 2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g） △H₂=-566.0kJ·mol^－1

③ 2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l） △H₃=-571.6kJ·mol^－1

则H₂和CO制液态甲醇的热化学方程式为______________________________________。

（3）如图所示，某同学设计一个甲醚（CH₃OCH₃）燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜．

报据要求回答相关问题：

①写出甲中通甲醚一极的电极反应式______________________________。

②乙中发生的总反应的离子方程式为________________________________。

③将0.2mol AgNO₃、0.4mol Cu（NO₃）₂ 、0.6mol KCl溶于水，配成100ml溶液，用惰性电极电解一段时间后，某一电极上析出了0.3mol Cu，此时在另一电极上产生的气体体积（标准状况）为______________ L，若要使电解质溶液恢复到电解前的状态，需要加入固体的质量为_____________g 。

Answer

等于 b=+-a CO（g）+2H2（g）=CH3OH（l） △H=-129.6kJ/mol CH3OCH3 -12e- + 16OH- = 2CO32－+ 11H2O 2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ 5.6 35

【解析】

(1)①根据盖斯定律来判断两种途径放热之间的关系；②根据盖斯定律来判断各步反应之间的关系；

(2)根据盖斯定律计算H2和CO制液态甲醇的焓变；

(3)①甲醚燃料电池，负极上甲醚失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水；

②乙池有外接电源属于电解池，铁电极连接原电池的负极，所以是阴极，则石墨电极是阳极，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上水电离的氢离子放电生成氢气；

③将0.2mol AgNO3、0.4mol Cu（NO3）2、0.6mol KCl溶于水，配成100mL溶液，三种物质溶于水时，AgNO3与KCl反应生成氯化银沉淀，反应后溶液中含有0.2 mol KNO3、0.4 mol Cu(NO3)2和0.4 mol KCl。用惰性电极电解，析出了0.3mol Cu，阴极发生反应是: ，阳极先后发生反应有、；根据电子守恒分析。

（1）①根据盖斯定律，煤作为燃料不管是一步完成还是分两步完成，反应物和产物的焓值是一定的，所以两途径的焓变值一样，放出的热量一样，所以途径I放出的热量等于途径II放出的热量；

②途径I：①C3H8（g） + 5O2（g） = 3CO2（g） +4H2O（l） ΔH＝-a kJ·mol-1

途径II：②C3H8（g） = C3H6（g）+ H2（g） ΔH＝+b kJ·mol-1

③2C3H6（g）+ 9O2（g） = 6CO2（g） +6H2O（l） ΔH＝-c kJ·mol-1

④2H2（g）+O2（g） = 2H2O（l） ΔH＝-d kJ·mol-1 （abcd均为正值）

反应①=反应②+反应③× +反应④×，所以-a=b+（-c-d），所以b=-a+（c+d）；

(2)① 2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（l） △H1=-1450.0kJ·mol－1

② 2CO（g）+O2（g）=2CO2（g） △H2=-566.0kJ·mol－1

③ 2H2（g）+O2（g）=2H2O（l） △H3=-571.6kJ·mol－1

根据盖斯定律，②×+③－①×得H2和CO制液态甲醇的热化学方程式为CO（g）+2H2（g）=CH3OH（l） △H=-129.6kJ/mol；

(3)①甲醚燃料电池，甲醚在负极失电子生成碳酸根离子和水，电极反应式是CH3OCH3 -12e-+ 16OH-= 2CO32－+ 11H2O；

②乙池有外接电源属于电解池，铁电极连接原电池的负极，所以是阴极，则石墨是阳极，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上是水电离的氢离子放电生成氢气，总反应是2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－；

③将0.2mol AgNO3、0.4mol Cu（NO3）2、0.6mol KCl溶于水，配成100mL溶液，三种物质溶于水时，AgNO3与KCl反应后溶液中含有0.2 mol KNO3、0.4 mol Cu(NO3)2和0.4 mol KCl。用惰性电极电解，析出了0.3mol Cu，阴极反应是:，阴极生成铜0.3mol，阴极转移电子的总物质的量是0.3×2=0. 6mol;阳极先后发生反应有 、；溶液中共0.4mol Cl-，阳极生成氯气0.2mol，设生成氧气xmol，根据电子守恒，4x+0.4=0.6，则x=0.05mol，所以生成气体的体积。若要使电解质溶液恢复到电解前的状态，需要加入固体的质量为。