Question

9．（1）氫能源是21世紀(jì)極具有發(fā)展前景的新能源之一，它既是綠色能源，又可循環(huán)使用．請在下圖的每個空格中填上循環(huán)過程中反應(yīng)物和生成物的分子式，以完成理想的氫能源循環(huán)體系圖（循環(huán)中接受太陽能的物質(zhì)在自然界中廣泛存在）：①H₂O，②H₂和O₂．從能量轉(zhuǎn)換的角度看，過程Ⅱ應(yīng)是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能．
（2）圖中的燃料電池也可以用A和氧氣為原料．已知A分子是由碳和氫兩元素的原子構(gòu)成，并且8.00g A中含有3.01×10²³個分子．實驗測得在298K時，1mol該氣體完全燃燒生成液態(tài)水和二氧化碳，放出890kJ的熱量．
①寫出該氣體的化學(xué)式：CH₄．
②寫出1mol該氣體燃燒時的熱化學(xué)反應(yīng)方程式：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890kJ/mol．
③已知1mol液態(tài)的水變成氣態(tài)水時需要吸收44kJ的熱量，則1mol該氣體完全燃燒生成氣態(tài)水和二氧化碳時放出的熱量為802kJ．
④若該燃料電池中的電解質(zhì)溶液為氫氧化鉀溶液，則：電池正極方程式為O₂+H₂O+4e^-═4OH^-．

Answer 1

分析 （1）分析轉(zhuǎn)化關(guān)系可知氫能源循環(huán)體系圖中，燃料電池是氫氣和氧氣反應(yīng)燃燒生成水的過程，水在太陽能和催化劑作用下分解有生成氧氣和氫氣；過程Ⅱ是發(fā)生的原電池反應(yīng)；
（2）①8.00g A中含有3.01×10²³個分子，可計算M（A）=$\frac{8g}{0.5mol}$=16g/mol；
 ②1mol該氣體完全燃燒生成液態(tài)水和二氧化碳，放出890kJ的熱量，則熱化學(xué)方程式為CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890 kJ/mol；
③已知1mol液態(tài)的水變成氣態(tài)水時需要吸收44kJ的熱量，1mol該氣體完全燃燒生成氣態(tài)水和二氧化碳時放出的熱量為，即生成2mol氣態(tài)水，則放出的熱量為890kJ-2×44kJ=802kJ；
 ④氫氧燃料電池工作時，氫氣失電子是還原劑，發(fā)生氧化反應(yīng)；氧氣得電子是氧化劑，發(fā)生還原反應(yīng)．

解答 解：（1）轉(zhuǎn)化關(guān)系可知氫能源循環(huán)體系圖中，燃料電池是氫氣和氧氣反應(yīng)燃燒生成水的過程，水在太陽能和催化劑作用下分解有生成氧氣和氫氣，兩個框中的①、②為循環(huán)過程中反應(yīng)物和生成物的分子式為：①為H₂O；②為H₂、O₂；過程Ⅱ是發(fā)生的原電池反應(yīng)，能量變化是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程，
故答案為：H₂O；H₂和O₂；化學(xué)；電；
（2）①8.00g A中含有3.01×10²³個分子，即0.5mol，則M（A）=$\frac{8g}{0.5mol}$=16g/mol，應(yīng)為CH₄，故答案為：CH₄；
 ②1mol該氣體完全燃燒生成液態(tài)水和二氧化碳，放出890kJ的熱量，則熱化學(xué)方程式為CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890 kJ/mol，
故答案為：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890 kJ/mol；
③已知1mol液態(tài)的水變成氣態(tài)水時需要吸收44kJ的熱量，1mol該氣體完全燃燒生成氣態(tài)水和二氧化碳時放出的熱量為，即生成2mol氣態(tài)水，則放出的熱量為890kJ-2×44kJ=802kJ，
故答案為：802；
 ④氫氧燃料電池工作時，氫氣失電子是還原劑，發(fā)生氧化反應(yīng)；氧氣得電子是氧化劑，發(fā)生還原反應(yīng)．電解質(zhì)溶液是KOH溶液（堿性電解質(zhì)），正極是O₂得到電子，正極的電極反應(yīng)式為：O₂+H₂O+4e^-═4OH^-，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為：H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O，
故答案為：O₂+H₂O+4e^-═4OH^-．

點評 本題考查較為綜合，涉及化學(xué)反應(yīng)與能量的變化、熱化學(xué)方程式，原電池等知識，為高頻考點，側(cè)重于學(xué)生分析、計算能力的考查，注意把握化學(xué)反應(yīng)過程中能量變化形式，原電池原理的分析應(yīng)用，注意知識積累，題目較簡單．