Question

【题目】根据有关知识回答下列问题。

（Ⅰ）研究CO2的利用具有现实意义，比如将CO2与焦炭作用生成CO，CO可用于炼铁、设计燃料电池等。

（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

写出Fe2O3和CO为原料冶炼铁的热化学方程式___________________________。

（2）利用CO燃烧反应可设计成CO/O2燃料电池(以H2SO4溶液为电解质溶液),写出该电池的正极反应式_____________________________________。

（Ⅱ）初中我们学过铜不能与稀硫酸反应。某学生利用上述CO/O2燃料电池设计了如图所示装置（框内部分未画出）,实现了铜与稀硫酸的反应：Cu+H2SO4=H2↑+CuSO4(未注明反应条件)。回答下列问题。

（3）A是石墨棒，B是一种金属，该金属是________(填名称)。

（4）B应接电源的________极（填“通入CO”或“通入O2”）。

（5）写出该装置中发生还原反应的电极反应式___________________________________。

（6）若C溶液为100mL饱和食盐水,A和B电极均为石墨棒，该学生连通电路，写出烧杯中反应的离子方程式_________________，当放出标况下112mL氢气时，该溶液的pH=_____________（室温下）。

（Ⅲ）将（Ⅱ）中装置改造成下图装置，可以模拟铁的电化学防护。

（7）若X为铜,为减缓铁的腐蚀，开关K应置于______处。

（8）若X为锌棒，开关K置于M处,该电化学防护法称为________________。

Answer 1

【答案】 Fe2O3(s)+3CO(g)＝2Fe(s)+3CO2(g)ΔH＝－27kJ/mol O2+ 4H++ 4e－＝ 2H2O 铜 通入O2 2H++2e－＝H2↑ 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ 13 N 处 牺牲阳极的阴极保护法

【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，依据盖斯定律a-b×3得到：Fe2O3(s)+3CO(g)═2Fe (s)+3CO2(g)△H=489-172×3=-27kJ/mol，故答案为：Fe2O3(s)+3CO(g)＝2Fe(s)+3CO2(g) ΔH＝-27kJ/mol；

(2)CO-O2燃料电池(以H2SO4溶液为电解液)，一氧化碳在负极失电子发生氧化反应生成二氧化碳，原电池负极电极反应为：CO+H2O-2e-=CO2+2H+，正极电极反应为氧气得到电子发生还原反应，在酸性溶液中的电极反应为：O2+4H++4e-=2H2O，故答案为：O2+4H++4e-=2H2O；

(3)要实现铜与稀硫酸的反应：Cu+H2SO4=H2↑+CuSO4，只能利用电解原理，A是石墨棒，B是一种金属，只能是铜，故答案为：铜；

(4)根据反应方程式，铜被氧化，因此B应接电源的正极，即通入O2的一极，故答案为：通入O2；

(5)该装置，溶液中的氢离子在阴极发生还原反应生成氢气，电极反应式为2H++2e－＝H2↑，故答案为：2H++2e－＝H2↑；

(6)用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液时，阳极上氯离子放电生成氯气、阴极上氢离子放电生成氢气，同时阴极附近有氢氧根离子生成，电池反应式为2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-；设生成氢氧根离子的物质的量为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，则溶液的pH=13，故答案为：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑，13；

(7)若X为铜，为减缓铁的腐蚀，铁比铜活泼，所以要采用外加电流的阴极保护法，所以为延缓铁腐蚀，K应置于N处，故答案为：N处；

(8)若X为锌，开关K置于M处，该方法为牺牲阳极的阴极保护法，故答案为：牺牲阳极的阴极保护法。