Question

如圖所示裝置工作時均與H₂有關．

（1）圖1所示裝置中陽極的電極反應式為

 

．
     圖2所示裝置中，通入H₂的管口是

 

（選填字母代號）．
    某同學按圖3所示裝置進行實驗，生成固體的主要成分是Fe₃O₄，其組成也可以表示成FeO?Fe₂O₃．現(xiàn)提供以下試劑，從中選擇合適的藥品，證明生成固體中存在+2價鐵元素．試劑：稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸、NaOH溶液、KSCN溶液、KMnO₄溶液、氯水選擇的藥品

 

；

 

．
（2）工業(yè)上利用水煤氣合成二甲醚的三步反應如下：
a．2H₂（g）+CO（g）?=CH₃OH（g）△H₁=-90.8kJ?mol^-1
b．2CH₃OH（g）=CH₃OCH₃ （g）+H₂O（g）△H₂=-23.5kJ?mol^-1
c．CO（g）+H₂O（g）=H₂（g）+CO₂（g）△H₃=-41.3kJ?mol^-1
總反應：3H₂（g）+3CO（g）=CH₃OCH₃ （g）+CO₂（g）的△H=

 

．
（3）用Na₂CO₃熔融鹽作電解質，CO、O₂為原料組成的新型電池的研究取得了重大突破．該電池示意圖如圖4：
負極電極反應式為

 

，為了使該燃料電池長時間穩(wěn)定運行，電池的電解質組成應保持穩(wěn)定，電池工作時必須有部分A物質參加循環(huán)．A物質的化學式為

 

．

Answer 1

考點：氣體發(fā)生裝置,用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：（1）陽極上失電子發(fā)生氧化反應；根據(jù)氫氧根離子的移動方向及氫氣的反應判斷氫氣所在的電極；依據(jù)二價鐵離子具有還原性可以使得高錳酸鉀溶液褪色解答；
（2）應用蓋斯定律進行計算即可，依據(jù)所給的方程式得出：a×2+b+c即得所求反應方程式；
（3）燃料電池中，負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應；將兩個方程式相加即得一氧化碳燃燒方程式；根據(jù)電極反應分析即可．

解答： 解：（1）陽極上錳酸根離子失電子生成高錳酸根離子，電極反應式為：MnO₄^2--e^-=MnO₄^-，氫氧燃料堿性電池中，氫氣失電子和氫氧根離子反應生成水，圖片中氫氧根離子向d電極移動，說明d電極上是氫氣，需要稀鹽酸溶解四氧化三鐵，然后加入高錳酸鉀溶液，若高錳酸鉀溶液褪色，那么說明含有二價鐵，故答案為：MnO₄^2--e^-=MnO₄^-；d；稀鹽酸、高錳酸鉀溶液；
（2）a、2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）；△H=-90.8kJ?mol^-1
b、2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）；△H=-23.5kJ?mol^-1
c、CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）；△H=-41.3kJ?mol^-1
將方程式a×2+b+c可得所求反應方程式，則△H=-90.8kJ/mol×2-23.5kJ/mol-41.3kJ/mol=-246.4kJ/mol，故答案為：-246.4kJ?mol^-1；
（3）該燃料電池的總反應為：2CO+O₂=2CO₂，通入氧氣和CO₂的混合氣體一極為原電池的正極，發(fā)生還原反應，電極反應式為：O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-，通入CO的一極為原電池的負極，發(fā)生氧化反應，電極反應式為：2CO-4e^-+2CO₃^2-=4CO₂，由電極反應可知電池工作時參加循環(huán)的物質為CO₂，
故答案為：2CO-4e^-+2CO₃^2-=4CO₂；CO₂．

點評：本題主要考查的是蓋斯定律的應用、電解反應方程式，有一定難度．