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化学:盖斯定律经典例题

来源: 2020-07-03 00:42

能源的开发、利用与人类社会的可持续发展息息相关,怎样充分利用好能源是摆在人类面前的重大课题.
I.已知:Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g)△H=akJ•mol-1
CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H=bkJ•mol-1
C(石墨)+O2(g)=CO2(g)△H=ckJ•mol-1
则反应:4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)的焓变△H=______kJ•mol-1
Ⅱ.(1)依据原电池的构成原理,下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是______(填序号).
A.C(s)+CO2(g)=2CO(g)
B.NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)
C.2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)
D.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)
若以KOH溶液为电解质溶液,依据所选反应可以设计成一个原电池,请写出该原电池的电极反应.
负极:______,
正极:______.
(2)二氧化氯(ClO2)是一种高效安全的自来水消毒剂.ClO2是一种黄绿色气体,易溶于水.实验室以NH4Cl、盐酸、NaClO2为原料制备ClO2流程如下:

已知:电解过程中发生的反应为:
NH4Cl+2HCl
通电
.
.
NCl3+3H2↑;假设NCl3中氮元素为+3价.
①写出电解时阴极的电极反应式______.
②在阳极上放电的物质(或离子)是______.
③除去ClO2中的NH3可选用的试剂是______(填序号)
A.生石灰B.碱石灰C.浓H2SO4D.水
④在生产过程中,每生成1molClO2,需消耗______molNCl3
答案 : Ⅰ、①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g)△H=akJ•mol-1
②CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H=bkJ•mol-1
③C(石墨)+O2(g)=CO2(g)△H=ckJ•mol-1
依据盖斯定律(③-②)×6-①×2得到4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)△H=6(c-b)-2a kJ•mol-1
故答案为:6(c-b)-2a;
Ⅱ、(1)设计成原电池需要是自发进行的氧化还原反应;
A.C(s)+CO2(g)=2CO(g)是非自发进行的氧化还原反应,故A不选;
B.NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l),反应是复分解反应,不是氧化还原反应,故B不选;
C.2H2O(l)=2H2(g)+O2(g),反应是非自发进行的氧化还原反应,故c不选;
D.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l),是自发进行的氧化还原反应,可以设计成原电池;故D选;
D反应是甲烷燃料电池,在碱溶液中甲烷燃料电池中燃料在负极发生氧化反应,氧气在正极得到电子发生还原反应;
负极电极反应为:CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O;
正极电极反应为:O2+2H2O+4e-=4OH-
故答案为:D,CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O;O2+2H2O+4e-=4OH-
(2)NH4Cl+2HCl
通电
.
.
NCl3+3H2↑;假设NCl3中氮元素为+3价.
①电解时阴极上是氢离子得到电子生成氢气,阴极的电极反应式为:2H++2e-=H2↑,故答案为:2H++2e-=H2↑;
②电解时阳极上是铵根离子失去电子生成氢气,故答案为:NH4Cl(NH4+);
③A、ClO2易溶于水,不能利用碳酸钠溶液吸收氨气,故A错误;
B、碱石灰不能吸收氨气,故B错误;
C、浓硫酸可以吸收氨气,且不影响ClO2,故C正确;
D、ClO2易溶于水,不能利用水吸收氨气,故D错误;
故选:C;
④NCl3与NaClO2恰好反应生成ClO2,还生成氯化钠、NaOH,结合电子守恒可知,Cl元素的化合价升高,则N元素化合价降低,还生成氨气,则该反应的离子反应为NCl3+3H2O+6ClO-2=6ClO2↑+3Cl-+3OH-+NH3↑,生产过程中,每生成1mol ClO2,需消耗
1
6
mol,故答案为:
1
6

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