Question

【題目】Ⅰ.CH4和CO2可以制造價值更高的化學產品。已知：

CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH 1=a kJ/mol

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH 2=b kJ/mol

2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH 3=c kJ/mol

(1)求反應CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH =______kJ/mol(用含a、b、c的代數式表示)。

(2)一定條件下，等物質的量的（1）中反應生成的氣體可合成二甲醚(CH3OCH3)，同時還產生了一種可參與大氣循環的無機化合物，該反應的化學方程式為_______________。

Ⅱ.鈉硫電池以熔融金屬Na、熔融S和多硫化鈉(Na2Sx )分別作為兩個電極的反應物，多孔固體Al2O3陶瓷(可傳導Na+)為電解質，其反應原理如圖所示：

Na2Sx 2Na+xS (3<x<5)

物質	Na	S	Al2O3
熔點/℃	97.8	115	2050
沸點/℃	892	444.6	2980

(3)根據上表數據，判斷該電池工作的適宜溫度應為______________(填字母序號)。

A．100℃以下 B．100℃～300℃

C．300℃～350℃ D．350℃～2050℃

(4)關于鈉硫電池，下列說法正確的是______(填字母序號)。

A．放電時，電極A為負極

B．放電時，Na+的移動方向為從B到A

C．充電時，電極A應連接電源的正極

D．充電時電極B的電極反應式為2exS

（5）25℃時，若用鈉硫電池作為電源電解500mL 0.2mol/L NaCl溶液，當溶液的c(OH-)=0.1mol/L時，電路中通過的電子的物質的量為_________mol，兩極的反應物的質量差為_________g。(假設電解前兩極的反應物的質量相等)

III.(6)在標準狀態即壓力為100kPa，一定溫度下，由元素最穩定的單質生成生成 1mol 純化合物時的反應熱稱為該化合物的標準摩爾生成焓(ΔfHΘm)。已知 100kPa，一定溫度下:

Fe2 O 3(s+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g) △H=+490.0 kJ/mol

CO(g)+1/2O2(g)=CO2 (g) △H=－280.0kJ/mol

C(石墨)+O2 ( g)=CO2 (g) △H=－390.5kJ/mol

則 Fe2O3 的標準摩爾生成焓ΔfHΘm=__________________。

Answer 1

【答案】a +2b –2c 3CO + 3H2 CH3OCH3 + CO2 C AD 0.05 2.3 -821.5kJ/mol

【解析】

Ⅰ. (1).CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g) ΔH 1=a kJ/mol，CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH 2=b kJ/mol，2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH 3=c kJ/mol，根據蓋斯定律分析，有①+②×2-③×2 即可得熱化學方程式為CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH = （a +2b –2c ）kJ/mol。(2)根據反應物和生成物可知，參與大氣循環的無機化合物為二氧化碳，根據原子守恒書寫方程式為3CO + 3H2 CH3OCH3 + CO2。Ⅱ. (3)原電池工作時，控制的溫度應為滿足鈉和硫為熔融狀態，則溫度高于115℃而低于444.6℃，只有C符合題意。(4)A.放電時，鈉被氧化，應為原電池的負極，故正確；B.陽離子向正極移動，即從A到B，故錯誤；C.A為負極，放電時發生氧化反應，充電時發生還原反應，連接電源負極，故錯誤；D.充電時，是電解池的反應，B為陽極，陽極反應為2exS，故正確。故選AD。(5)電解氯化鈉溶液生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣，每生成2mol氫氧化鈉轉移2mol電子，當溶液中氫氧根離子濃度為0.1mol/L，生成氫氧化鈉的物質的量為0.05mol，轉移電子0.05mol，負極鈉的質量減少1.15克，正極質量增加1.15克，兩極的反應物的質量差為2.3克。 (6) ①Fe2 O 3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g) △H=+490.0 kJ/mol，②CO(g)+1/2O2(g)=CO2 (g) △H=－280.0kJ/mol，③C(石墨)+O2 ( g)=CO2 (g) △H=－390.5kJ/mol，根據蓋斯定律和標準摩爾生成焓的定義分析，由得③×3-①-②×3得2Fe(s)+ 3/2O2(g)= Fe2O3(s) △H==－390.5kJ/mol×3-490.0kJ/mol+280.0kJ/mol×3= -821.5kJ/mol。