Question

【題目】根據有關知識回答下列問題。

（Ⅰ）研究CO2的利用具有現實意義，比如將CO2與焦炭作用生成CO，CO可用于煉鐵、設計燃料電池等。

（1）已知：Fe2O3(s)+3C（石墨）=2Fe(s)+3CO(g) ΔH 1 =+489 kJ/mol

C（石墨）+CO2(g)=2CO(g) ΔH 2 = +172 kJ/mol

寫出Fe2O3和CO為原料冶煉鐵的熱化學方程式___________________________。

（2）利用CO燃燒反應可設計成CO/O2燃料電池(以H2SO4溶液為電解質溶液),寫出該電池的正極反應式_____________________________________。

（Ⅱ）初中我們學過銅不能與稀硫酸反應。某學生利用上述CO/O2燃料電池設計了如圖所示裝置（框內部分未畫出）,實現了銅與稀硫酸的反應：Cu+H2SO4=H2↑+CuSO4(未注明反應條件)。回答下列問題。

（3）A是石墨棒，B是一種金屬，該金屬是________(填名稱)。

（4）B應接電源的________極（填“通入CO”或“通入O2”）。

（5）寫出該裝置中發生還原反應的電極反應式___________________________________。

（6）若C溶液為100mL飽和食鹽水,A和B電極均為石墨棒，該學生連通電路，寫出燒杯中反應的離子方程式_________________，當放出標況下112mL氫氣時，該溶液的pH=_____________（室溫下）。

（Ⅲ）將（Ⅱ）中裝置改造成下圖裝置，可以模擬鐵的電化學防護。

（7）若X為銅,為減緩鐵的腐蝕，開關K應置于______處。

（8）若X為鋅棒，開關K置于M處,該電化學防護法稱為________________。

Answer 1

【答案】 Fe2O3(s)+3CO(g)＝2Fe(s)+3CO2(g)ΔH＝－27kJ/mol O2+ 4H++ 4e－＝ 2H2O 銅 通入O2 2H++2e－＝H2↑ 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ 13 N 處 犧牲陽極的陰極保護法

【解析】(1)已知：a、Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g)△H1=+489.0kJmol-1，b、C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)△H2=+172kJmol-1，依據蓋斯定律a-b×3得到：Fe2O3(s)+3CO(g)═2Fe (s)+3CO2(g)△H=489-172×3=-27kJ/mol，故答案為：Fe2O3(s)+3CO(g)＝2Fe(s)+3CO2(g) ΔH＝-27kJ/mol；

(2)CO-O2燃料電池(以H2SO4溶液為電解液)，一氧化碳在負極失電子發生氧化反應生成二氧化碳，原電池負極電極反應為：CO+H2O-2e-=CO2+2H+，正極電極反應為氧氣得到電子發生還原反應，在酸性溶液中的電極反應為：O2+4H++4e-=2H2O，故答案為：O2+4H++4e-=2H2O；

(3)要實現銅與稀硫酸的反應：Cu+H2SO4=H2↑+CuSO4，只能利用電解原理，A是石墨棒，B是一種金屬，只能是銅，故答案為：銅；

(4)根據反應方程式，銅被氧化，因此B應接電源的正極，即通入O2的一極，故答案為：通入O2；

(5)該裝置，溶液中的氫離子在陰極發生還原反應生成氫氣，電極反應式為2H++2e－＝H2↑，故答案為：2H++2e－＝H2↑；

(6)用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液時，陽極上氯離子放電生成氯氣、陰極上氫離子放電生成氫氣，同時陰極附近有氫氧根離子生成，電池反應式為2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-；設生成氫氧根離子的物質的量為x，

2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-；

22.4L 2mol

0.112L x

22.4L：2mol=0.112L：x，解得：x==0.01mol，c(OH-)==0.1mol/L，則溶液的pH=13，故答案為：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑，13；

(7)若X為銅，為減緩鐵的腐蝕，鐵比銅活潑，所以要采用外加電流的陰極保護法，所以為延緩鐵腐蝕，K應置于N處，故答案為：N處；

(8)若X為鋅，開關K置于M處，該方法為犧牲陽極的陰極保護法，故答案為：犧牲陽極的陰極保護法。