Question

（1）氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如下图所示：

溶液A的溶质名称是__________；电解饱和食盐水的离子方程式为___________。

（2）氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。

已知：CH₄(g)＋H₂O(g)＝CO(g)＋3H₂(g)  △H＝+206.2 kJ/mol

CH₄(g)＋CO₂(g)＝2CO(g)＋2H₂(g)  △H＝+247.4 kJ/mol

以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CO₂(g)和H₂(g)的热化学方程式为_________________。

（3）最近意大利罗马大学的Fulvio Cacace等人获得了极具理论研究意义的N₄分子。N₄分子结构如图，已知断裂1mol N－N吸收167kJ热量，生成1mol N≡N放出942kJ热量。根据以上信息和数据，则由N₂气体生成1mol气态N₄的△H=_____kJ/mol。

（4）以CO为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O₂和CO₂，负极通入CO，电解质是熔融Na₂CO₃。则电池负极电极反应式为_______________；正极的电极反应式为 ____________；放电时，CO₃^2— 移向电池的_______(填“正”或“负”)极。

Answer

氢氧化钠 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ CH4(g)＋2H2O(g) ＝CO2(g) ＋4H2(g) △H＝+165.0 kJ/mol +882 kJ/mol CO+CO32--2e-=2CO2 O2+2CO2+4e-=2CO32- 负

【解析】（1）右侧电极产生氢气，氢离子放电，水的电离平衡被破坏，同时产生氢氧化钠，则溶液A的溶质名称是氢氧化钠；电解饱和食盐水的离子方程式为2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑。

（2）已知：

①CH4(g)＋H2O(g)＝CO(g)＋3H2(g) △H＝+206.2 kJ/mol

②CH4(g)＋CO2(g)＝2CO(g)＋2H2(g) △H＝+247.4 kJ/mol

根据盖斯定律可知①×2－②即得到CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为CH4(g)＋2H2O(g)＝CO2(g)＋4H2(g) △H＝+165.0 kJ/mol。

（3）N2气体生成1mol气态N4的化学方程式为2N2＝N4，则根据反应热等于断键吸收的能量与形成化学键所放出的能量的差值可知△H＝942kJ/mol×2－167kJ/mol×6＝+882 kJ/mol。

（4）负极发生失去电子的氧化反应，则CO在负极放电，由于是熔融的碳酸钠为电解质，则电池负极电极反应式为CO+CO32--2e-＝2CO2；正极氧气得到电子，电极反应式为O2+2CO2+4e-＝2CO32-。原电池中阴离子向负极移动，则放电时，CO32— 移向电池的负极。