Question

【題目】（1）已知：①Fe(s)＋1/2O2(g)=FeO(s) ΔH1＝－272.0kJ·mol－1；

②2Al(s)＋3/2O2(g)=Al2O3(s) ΔH2＝－1675.7kJ·mol－1。

Al和FeO發(fā)生鋁熱反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是__________。

（2）鎂燃料電池在可移動(dòng)電子設(shè)備電源和備用電源等方面應(yīng)用前景廣闊。如圖為“鎂—次氯酸鹽”燃料電池原理示意圖，電極為鎂合金和鉑合金。

①E為該燃料電池的_____(填“正”或“負(fù)”)極。F電極上的電極反應(yīng)式為________。

②鎂燃料電池負(fù)極容易發(fā)生自腐蝕產(chǎn)生氫氣，使負(fù)極利用率降低，用化學(xué)用語解釋其原因______。

（3）乙醛酸(HOOC—CHO)是有機(jī)合成的重要中間體。工業(yè)上用“雙極室成對(duì)電解法”生產(chǎn)乙醛酸，原理如圖所示，該裝置中陰、陽兩極為惰性電極，兩極室均可產(chǎn)生乙醛酸，其中乙二醛與M電極的產(chǎn)物反應(yīng)生成乙醛酸。

①N電極上的電極反應(yīng)式為____。

②若有2molH＋通過質(zhì)子交換膜，并完全參與了反應(yīng)，則該裝置中生成的乙醛酸為___mol。

Answer 1

【答案】3FeO(s)＋2Al(s)=Al2O3(s)＋3Fe(s) ΔH＝－859.7kJ·mol－1 負(fù) ClO－＋2e－＋H2O=Cl－＋2OH－ Mg＋2H2O=Mg(OH)2＋H2↑ HOOC—COOH＋2e－＋2H＋=HOOC—CHO＋H2O 2

【解析】

（1）由蓋斯定律計(jì)算可得；

（2）由示意圖可知，“鎂﹣次氯酸鹽”燃料電池中失電子的為負(fù)極，則鎂合金為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Mg—2e—＋2OH—=Mg(OH)2，鉑合金為正極，正極上ClO﹣得電子生成氯離子，則正極的電極反應(yīng)式為ClO﹣+2e﹣+H2O=Cl﹣+2OH﹣。

（3）根據(jù)H+的移動(dòng)方向可知，M電極是陽極，Cl-在陽極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成Cl2，電極反應(yīng)式為2Cl--2e-=Cl2↑，N電極為陰極，HOOC-COOH在陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成HOOC-CHO，電極反應(yīng)式為HOOC-COOH+2e-+2H+=HOOC-CHO+H2O。

（1）依據(jù)蓋斯定律計(jì)算②-①×3得到：3FeO（s）+2Al（s）=Al2O3（s）+3Fe（s）△H=-859.7kJ/mol；故答案為：3FeO（s）+2Al（s）=Al2O3（s）+3Fe（s）△H=-859.7kJ/mol；

（2）①由示意圖可知，“鎂﹣次氯酸鹽”燃料電池中，E為鎂合金，為燃料電池的負(fù)極，F(xiàn)為鉑合金，為正極，正極上ClO﹣得電子生成氯離子，則正極的電極反應(yīng)式為ClO﹣+2e﹣+H2O=Cl﹣+2OH﹣，故答案為：負(fù)；ClO－＋2e－＋H2O=Cl－＋2OH－；

②Mg的活潑性較強(qiáng)能與水反應(yīng)生成氫氣，其反應(yīng)為：Mg+2H2O=Mg（OH）2+H2↑，故答案為：Mg+2H2O=Mg（OH）2+H2↑；

（3）①N電極為電解池的陰極，HOOC-COOH在陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成HOOC-CHO，電極反應(yīng)式為HOOC-COOH+2e-+2H+=HOOC-CHO+H2O，故答案為：HOOC-COOH+2e-+2H+=HOOC-CHO+H2O；

②2mol H+通過質(zhì)子交換膜，則電池中轉(zhuǎn)移2mol電子，根據(jù)電極方程式HOOC-COOH+2e-+2H+=HOOC-CHO+H2O，可知陰極生成1mol乙醛酸；陽極（M極）電極反應(yīng)式為2Cl--2e-=Cl2↑，乙二醛與Cl2的反應(yīng)為Cl2+OHC—CHO+H2O=HOOC—CHO+2HCl，根據(jù)題意和陰、陽極得失電子相等，陽極也生成1mol乙醛酸；由于兩極均有乙醛酸生成，所以生成的乙醛酸為2mol，故答案為：2。