化学：盖斯定律经典例题

能源的开发、利用与人类社会的可持续发展息息相关，怎样充分利用好能源是摆在人类面前的重大课题．
I．已知：Fe₂O₃（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H=akJ•mol^-1
CO（g）+1/2O₂（g）=CO₂（g）△H=bkJ•mol^-1
C（石墨）+O₂（g）=CO₂（g）△H=ckJ•mol^-1
则反应：4Fe（s）+3O₂（g）=2Fe₂O₃（s）的焓变△H=______kJ•mol^-1．
Ⅱ．（1）依据原电池的构成原理，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是______（填序号）．
A．C（s）+CO₂（g）=2CO（g）
B．NaOH（aq）+HCl（aq）=NaCl（aq）+H₂O（l）
C．2H₂O（l）=2H₂（g）+O₂（g）
D．CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）
若以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应可以设计成一个原电池，请写出该原电池的电极反应．
负极：______，
正极：______．
（2）二氧化氯（ClO₂）是一种高效安全的自来水消毒剂．ClO₂是一种黄绿色气体，易溶于水．实验室以NH₄Cl、盐酸、NaClO₂为原料制备ClO₂流程如下：

已知：电解过程中发生的反应为：
NH₄Cl+2HCl

通电 .

.

NCl₃+3H₂↑；假设NCl₃中氮元素为+3价．
①写出电解时阴极的电极反应式______．
②在阳极上放电的物质（或离子）是______．
③除去ClO₂中的NH₃可选用的试剂是______（填序号）
A．生石灰B．碱石灰C．浓H₂SO₄D．水
④在生产过程中，每生成1molClO₂，需消耗______molNCl₃．
答案 : Ⅰ、①Fe₂O₃（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H=akJ•mol^-1
②CO（g）+1/2O₂（g）=CO₂（g）△H=bkJ•mol^-1
③C（石墨）+O₂（g）=CO₂（g）△H=ckJ•mol^-1
依据盖斯定律（③-②）×6-①×2得到4Fe（s）+3O₂（g）=2Fe₂O₃（s）△H=6（c-b）-2a kJ•mol^-1
故答案为：6（c-b）-2a；
Ⅱ、（1）设计成原电池需要是自发进行的氧化还原反应；
A．C（s）+CO₂（g）=2CO（g）是非自发进行的氧化还原反应，故A不选；
B．NaOH（aq）+HCl（aq）=NaCl（aq）+H₂O（l），反应是复分解反应，不是氧化还原反应，故B不选；
C．2H₂O（l）=2H₂（g）+O₂（g），反应是非自发进行的氧化还原反应，故c不选；
D．CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l），是自发进行的氧化还原反应，可以设计成原电池；故D选；
D反应是甲烷燃料电池，在碱溶液中甲烷燃料电池中燃料在负极发生氧化反应，氧气在正极得到电子发生还原反应；
负极电极反应为：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
正极电极反应为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
故答案为：D，CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（2）NH₄Cl+2HCl

通电 .

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NCl₃+3H₂↑；假设NCl₃中氮元素为+3价．
①电解时阴极上是氢离子得到电子生成氢气，阴极的电极反应式为：2H⁺+2e^-=H₂↑，故答案为：2H⁺+2e^-=H₂↑；
②电解时阳极上是铵根离子失去电子生成氢气，故答案为：NH₄Cl（NH₄⁺）；
③A、ClO₂易溶于水，不能利用碳酸钠溶液吸收氨气，故A错误；
B、碱石灰不能吸收氨气，故B错误；
C、浓硫酸可以吸收氨气，且不影响ClO₂，故C正确；
D、ClO₂易溶于水，不能利用水吸收氨气，故D错误；
故选：C；
④NCl₃与NaClO₂恰好反应生成ClO₂，还生成氯化钠、NaOH，结合电子守恒可知，Cl元素的化合价升高，则N元素化合价降低，还生成氨气，则该反应的离子反应为NCl₃+3H₂O+6ClO^-₂=6ClO₂↑+3Cl^-+3OH^-+NH₃↑，生产过程中，每生成1mol ClO₂，需消耗

1

6

mol，故答案为：

1

6

．