Question

我国首创以铝组成的金属—海水—空气电池作为新型海水标志灯的能源，它以海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝组成的金属不断氧化而产生电流。

(1)只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光，则该电池的负极反应式为__________；

(2)电解法可制取碳的一种气态氢化物C₂H₄(如图所示)电极a接电源的__________极，该电极反应式为__________；

(3)将SO₂气体通入BaCl₂和HNO₃的混合溶液中，生成白色沉淀和无色气体NO，有关反应的离子方程式为__________；

(4)处理NO_x的一种方法是利用甲烷催化还原NO_x，

已知：①CH₄(g)+4NO₂(g)=4NO(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)ΔH=-574kJ•mol^-1；

②CH₄(g)+4NO(g)=2N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)ΔH=-1160kJ•mol^-1

则甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为__________；

(5)H₂O₂在工业、农业、医药上都有广泛的用途。用碱性氢氧燃料电池可合成H₂O₂，具有效率高、无污染等特点。电池总反应式为H₂+O₂+OH^-=H₂O+，写出正极反应式__________。

Answer

Al–3e-=Al3+ 负 2CO2+12H++12e-=CH2=CH2+4H2O 3SO2+2+3Ba2++2H2O=3BaSO4↓+2NO+4H+ CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-867kJ·mol-1 O2+H2O+2e-=+OH-

【解析】

(1)铝组成的金属—海水—空气电池中，铝作负极失电子，发生氧化反应；

(2)根据图示，CO2中碳元素显+4价，C2H4中碳元素显-2价，碳元素的化合价降低，据此分析判断电解池的阴阳极，原电池的正极与电解池阳极相连，原电池的负极与电解池的阴极相连；

(3)将SO2通入BaCl2和HNO3的混合溶液中，SO2具有还原性，易被HNO3氧化生成，HNO3被还原成NO，生成的与Ba2+结合生成BaSO4沉淀，根据电荷守恒及物料守恒书写离子反应方程式；

(4)根据盖斯定律，书写甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式；

(5)根据电池总反应式为H2+O2+OH-=H2O+HO2-可知，O2中O由0价降低到-1价，正极为O2得电子。

(1)该原电池中Al易失电子发生氧化反应而作负极，电极反应式为Al–3e-=Al3+；

(2)CO2中碳元素显+4价，C2H4中碳元素显-2价，碳元素的化合价降低，得到电子，CO2作氧化剂，故电极a为阴极，接电源的负极，电解质溶液为硫酸，电极反应式为2CO2+12H++12e-=CH2=CH2+4H2O；

(3)将SO2通入BaCl2和HNO3的混合溶液中，SO2具有还原性，易被HNO3氧化生成，HNO3被还原成NO，生成的与Ba2+结合生成BaSO4沉淀，离子方程式为3SO2+2+3Ba2++2H2O=3BaSO4↓+2NO+4H+；

(4)已知：①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-574kJ•mol-1

②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-1160kJ•mol-1

根据盖斯定律：由得，甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-867kJ·mol-1；

(5)根据电池总反应式为H2+O2+OH-=H2O+可知，O2中O由0价降低到-1价，正极为O2得电子，则正极反应式为O2+H2O+2e-=+OH-。