Question

【題目】閱讀題目，回答問題。

（1）已知： P4(s)+6Cl2(g)=4PCl3(g) ΔH=akJ·mol-1， P4(s)+10Cl2(g)=4PCl5(g) ΔH=b kJ·mol-1，P4具有正四面體結構，PCl5中P—Cl鍵的鍵能為c kJ·mol-1，PCl3中P—Cl鍵的鍵能為1.2c kJ·mol-1。請回答：PCl3(g)和氯氣反應生成PCl5(g)的熱化學方程式為________________________________，Cl—Cl 鍵的鍵能為_________________________。

（2）離子液體是一種室溫熔融鹽非水體系。由有機陽離子、Al2Cl7-利AlCl4-組成的離子液體作電解液時，可在鋼制品上電鍍鋁。則鋼制品應接電源的__________極，已知電鍍過程中不產生其他離子且有機陽離子不參與電極反應，陰極電極反應式為_________________________。

（3）人工腎臟可用間接電化學方法除去代謝產物中的尿素，原理如圖

①電源的負極為_____________（填“A”或“B”）。

②陽極室中發生的反應為_____________________，______________________。

③電解結束后，陰極室溶液的pH 與電解前相比將____________________。

Answer 1

【答案】 PCl3(g)+Cl2(g)=PC15(g) ΔH=kJ·mol-1 (b-a+5.6c)/4 kJ·mol-1 負 4Al2Cl7-+e-=A1+7AlCl4- B 2C1--2e-= Cl2↑ CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl 不變

【解析】（1）設已知中的兩個熱化學方程式分別為：①P4(s)+6Cl2(g)=4PCl3(g) ΔH=akJ·mol-1，②P4(s)+10Cl2(g)=4PCl5(g) ΔH=bkJ·mol-1，根據蓋斯定律，(②-①)÷4得：PCl3(g)+Cl2(g)=PC15(g) ΔH=kJ·mol-1；焓變=反應物鍵能之和-生成物鍵能之和，用E(Cl-Cl)表示Cl—Cl鍵的鍵能，可得：E(Cl-Cl)+3×1.2c-5c=kJmol-1，解得E(Cl-Cl)=(b-a+5.6c)/4 kJ·mol-1。

（2）根據電鍍原理，鋼鐵上鍍鋁，鋁做陽極與電源正極相連，鋼鐵做陰極與電源負極相連，則鋼制品應接電源的負極；電解質溶液為：有機陽離子、Al2Cl7-和AlCl4-，因為該離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系，電鍍過程中不產生其他離子且有機陽離子不參與電極反應，所以陰極發生還原反應生成鋁，鋁元素的化合價降低，根據離子液體成分，結合電荷守恒分析可得，應為Al2Cl7-得電子，電極反應式為：4Al2Cl7-+3e-=Al+7AlCl4-。

（3）①如圖該裝置為電解池，左室進入NaCl和尿素混合液，產生了Cl2、CO2和N2，發生氧化反應，故A為電源正極，所以B為電源的負極，右室電解產物為H2，發生還原反應。②由圖可知，陽極室首先是Cl-放電生成Cl2，然后Cl2再氧化尿素生成氮氣和二氧化碳，同時生成HCl，故陽極室中發生的反應為：2C1-2e-=Cl2↑、CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl。③陰極反應為2H2O+2e-=2OH-+H2↑，根據兩極的反應及電子守恒可看出，兩極上產生的OH-、H+的數目相等，陽極室中產生的H+通過質子交換膜進入陰極室與OH-恰好反應生成水，所以電解結束后，陰極室溶液的pH與電解前相比不變。