Question

【題目】世界能源消費(fèi)的90%以上依靠化學(xué)技術(shù)。

(1)工業(yè)制氫的一個(gè)重要反應(yīng)是利用CO還原H2O(g)。已知：

C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－394 kJ·mol－1

2C(石墨，s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－222 kJ·mol－1

H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－242 kJ·mol－1

則CO還原H2O(g)的熱化學(xué)方程式為__________________。

(2)氫能被視為最具發(fā)展?jié)摿Φ木G色能源，寫(xiě)出堿式氫氧燃料電池工作時(shí)的負(fù)極電極反應(yīng)式：______________________________________________________________。

(3)一種新型鋰離子二次電池——磷酸鐵鋰(LiFePO4)電池。作為正極材料的磷酸鐵鋰在充、放電時(shí)的局部放大示意圖如下圖，寫(xiě)出該電池充電時(shí)的陽(yáng)極電極反應(yīng)式：___________。

(4)LiOH是制備鋰離子電池正極材料的重要原料，其電解法制備裝置如下圖。氣體a通入淀粉KI溶液中，發(fā)現(xiàn)溶液變藍(lán)，持續(xù)一段時(shí)間后，藍(lán)色逐漸褪去。則M極為電源的_______(填“正”或“負(fù)”)極，B極區(qū)電解液為_______(填化學(xué)式)溶液，該離子交換膜是_______(填“陽(yáng)”或“陰”)離子交換膜，解釋藍(lán)色褪去的原因_________________________________。

Answer 1

【答案】 CO(g)＋H2O(g)===CO2(g) ＋H2(g) ΔH＝－41 kJ·mol－1 H2－2e－＋2OH－===2H2O LiFePO4－xe－===Li(1－x)FePO4＋xLi＋ 負(fù) LiCl 陽(yáng) 氯氣將生成的I2繼續(xù)氧化為更高價(jià)態(tài)的碘的化合物

【解析】(1)已知在25℃時(shí)：①C(石墨)+O2(g)═CO2(g)△H3=-394kJ/mol，②2C(石墨)+O2(g)=2CO(g)△H2=-222kJ/mol，③H2(g)+ O2(g)═H2O(g)△H2=-242kJ/mol，由蓋斯定律，①-③-②×得：CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)，故△H=△H3-△H2-△H1=-394kJ/mol-(-242kJ/mol)-(-111kJ/mol)=-41kJ/mol，故答案為：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H=-41kJ/mol；

(2)燃料電池的負(fù)極上是燃料氫氣失電子的氧化反應(yīng)，根據(jù)電解質(zhì)是堿性環(huán)境，所以負(fù)極上的電極反應(yīng)式：H2-2e-+2OH-═2H2O，故答案為：H2-2e-+2OH-═2H2O；

(3)充電時(shí)發(fā)生氧化反應(yīng)為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為：LiFePO4-xe-═Li(1-x)FePO4+xLi+，故答案為：LiFePO4-xe-═Li(1-x)FePO4+xLi+；

(4)電解制備LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為L(zhǎng)iOH和LiCl溶液，由圖可知，左側(cè)生成氫氣，則A中氫離子放電，可知A為陰極，M是負(fù)極，在A中制備LiOH，Li+由A經(jīng)過(guò)陽(yáng)離子交換膜向B移動(dòng)，離子交換膜是陽(yáng)離子交換膜；B中為L(zhǎng)iCl溶液，氯離子放電生成氯氣，Cl2將I2氧化成更高價(jià)態(tài)的碘的化合物，導(dǎo)致藍(lán)色褪去故答案為：負(fù)；LiCl；陽(yáng)；氣體a(Cl2)將I2氧化成更高價(jià)態(tài)的碘的化合物。