Question

20．已知下列熱化學方程式：
①NaOH（aq）+HCl（aq）═NaCl（aq）+H₂O（l）△H=-57.3kJ/mol
②C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H=-110.5kJ/mol
③2C（s）+2O₂（g）═2CO₂（g）△H=-787kJ/mol
回答下列問題：（1）C（s）的標準燃燒熱為-393.5kJ/mol．
（2）寫出CO燃燒的熱化學方程式CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-283KJ/mol，
（3）反應①經常用于實驗室的中和熱測定，測定裝置如有下左圖所示

儀器A的名稱是環形玻璃攪拌棒，碎泡沫塑料的作用是隔熱，減少反應制的熱量損失，用相同濃度和體積的氨水（NH₃•H₂O）代替NaOH溶液進行上述實驗，測得中和熱的數值會小于57.3kJ/mol （填“大于”、“小于”或“等于”）．
（4）被譽為改變未來世界的十大新科技之一的燃料電池具有無污染、無噪音、高效率的特點．右上圖為氫氧燃料電池的結構示意圖，試回答下列問題：
①寫出該氫氧燃料電池工作時負極的反應式2H₂-4e^-+4OH=4H₂O
②用該電池電解飽和食鹽水，當有1molH₂反應時，所產生的氯氣用于制備漂白粉，可以制的漂白粉127克．
（5）鋼鐵生銹現象隨處可見，鋼鐵的電化學腐蝕原理如圖所示：

①寫出該電池反應的總反應方程式：2Fe+2H₂O+O₂═2Fe（OH）₂；
②將該裝置作簡單修改即可成為鋼鐵電化學防護的裝置，請在如圖虛線框內所示位置作出修改，并用箭頭標出導線中電子流動的方向．

Answer 1

分析 （1）燃燒熱是指1mol純凈物完全燃燒生成穩定的氧化物放出的熱量，以此解答該題；
（2）根據已知反應②③利用蓋斯定律來計算反應焓變并書寫熱化學方程式；
（3）反應熱測定實驗中、保溫工作是關鍵，中和熱是稀的強酸和稀的強堿溶液反應生成1mol水放出的熱量，弱電解質的電離會吸熱；
（4）①燃料電池的負極上是燃料發生失電子的氧化反應；
②根據電解飽和食鹽水的方程式結合燃料電池中氫氣的消耗量和產生氯氣的量之間的關系來計算即可；
（5）中性條件下，鋼鐵發生吸氧腐蝕，鐵作負極，石墨作正極，正極上氧氣得電子發生還原反應，要保護鋼鐵不受腐蝕，可以把鐵設計成電解池的陰極，與電源負極相連接，設計成電解池后，石墨作陽極，陽極上氯離子放電．

解答 解：（1）根據反應：③2C（s）+2O₂（g）═2CO₂（g）△H=-787kJ/mol，則1molC完全燃燒生成穩定的氧化物二氧化碳放出的熱量為-393.5kJ/mol，故答案為：-393.5kJ/mol；
（2）已知：②C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H=-110.5kJ/mol
③2C（s）+2O₂（g）═2CO₂（g）△H=-787kJ/mol
CO燃燒的熱化學方程式是$\frac{1}{2}$×③-②得到，即CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-283KJ/mol，
故答案為：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-283KJ/mol；
（3）為保證液體充分混合并反應，需要攪拌器，反應熱測定實驗中保溫工作是關鍵，需要使用玻璃攪拌棒，碎泡沫塑料的作用是隔熱，減少反應制的熱量損失，中和熱是稀的強酸和稀的強堿溶液反應生成1mol水放出的熱量，氨水是弱電解質，弱電解質的電離會吸熱，所以相同濃度和體積的氨水（NH₃•H₂O）代替NaOH溶液進行上述實驗，測得中和熱的數值會小于57.3kJ/mol，
故答案為：環形玻璃攪拌棒；隔熱，減少反應制的熱量損失；小于；
（4）①氫氧燃料電池的負極上是燃料氫氣發生失電子的氧化反應，即2H₂-4e^-+4OH=4H₂O，
故答案為：2H₂-4e^-+4OH=4H₂O；
②用該電池電解飽和食鹽水，當有1molH₂反應時，根據反應：2H₂-4e^-+4OH=4H₂O，轉移電子是2mol，此時生成氯氣是1mol，所產生的氯氣用于制備漂白粉，可以制的漂白粉的質量是0.5mol氯化鈣和0.5mol次氯酸鈣的混合物，質量是0.5mol×111g/mol+0.5mol×143g/mol=127g，
故答案為：127；
（5）①中性條件下，鋼鐵發生吸氧腐蝕，鐵作負極，石墨作正極，正極上氧氣得電子發生還原反應，該電池反應的總反應方程式：2Fe+2H₂O+O₂═2Fe（OH）₂，
故答案為：2Fe+2H₂O+O₂═2Fe（OH）₂；
②要保護鋼鐵不受腐蝕，可以把鐵設計成電解池的陰極，與電源負極相連接，設計成電解池后，石墨作陽極，陽極上氯離子放電，即虛線框內所示位置作出的修改以及導線中電子流動的方向如下圖：，
故答案為：．

點評 本題綜合考查學生電化學、熱化學、燃料電池、以及電子守恒的計算等方面的知識，屬于綜合知識的考查題，注意知識的遷移和應用是關鍵，難度中等，側重于考查學生對基礎知識的綜合應用能力．