Question

已知在25℃、1.013×10⁵Pa下，1mol氫氣完全燃燒生成液態(tài)水放出285kJ的熱量，請回答下列問題（H₂O相對分子質(zhì)量為18）：
（1）若2mol氫氣完全燃燒生成水蒸氣，則放出的熱量

 

570kJ（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）現(xiàn)有25℃、1.013×10⁵Pa下的H₂和CH₄的混合氣體0.5mol，完全燃燒生成一定質(zhì)量的CO₂氣體和10.8g H₂O（l），放出203kJ的熱量，則1mol CH₄完全燃燒生成CO₂氣體和H₂O（l）的熱化學方程式為

 

．
（3）美國阿波羅宇宙飛船上使用了一種新型裝置，其構(gòu)造如圖所示：A、B兩個電極均由多孔的碳塊組成．
該電池的正極為：

 

（填A或B）．電極反應式為

 

．
（4）若將上述裝置中通入H₂的改成CH₄氣體，也可以組成一個原電池裝置，電池的總反應為：CH₄+2O₂+2KOH═K₂CO₃+3H₂O，則該電池的負極反應式為：

 

．

Answer 1

考點：有關反應熱的計算,熱化學方程式,化學電源新型電池

專題：化學反應中的能量變化,電化學專題

分析：（1）物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同，反應熱不同，氣態(tài)物質(zhì)變?yōu)橐簯B(tài)物質(zhì)放熱，反之吸熱；
（2）設混合氣體中含有xmolCH₄，則H₂的物質(zhì)的量為（0.5-x）mol，設1molCH₄完全燃燒生成CO₂氣體和H₂O（l）放出的熱量為QkJ，根據(jù)放出熱量、氫元素守恒列方程計算，進而書寫熱化學方程式；
（3）堿性氫氧燃料電池中，通入氫氣的一極為原電池的負極，發(fā)生氧化反應，通入氧氣的一極為原電池的正極，正極氧氣獲得電子，堿性條件下生成氫氧根離子；
（4）通入甲烷的一極為原電池的負極，發(fā)生氧化反應，堿性條件下生成碳酸根與水．

解答： 解：（1）2mol氫氣完全燃燒生成液態(tài)水放出570kJ的熱量，但液態(tài)水變?yōu)闅鈶B(tài)水要吸熱，若2mol氫氣完全燃燒生成水蒸氣，則放出的熱量小于570kJ，故答案為：＜；
（2）設混合氣體中含有xmolCH₄，則H₂的物質(zhì)的量為（0.5-x）mol，設1molCH₄完全燃燒生成CO₂氣體和H₂O（l）放出的熱量為QkJ，
則有：

xQ+(0.5-x)×285=203 2x+(0.5-x)= 10.8 18

解之得：x=0.1，Q=890，
則1mol CH₄完全燃燒生成CO₂氣體和H₂O（l）的熱化學方程式為：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）；△H=-890kJ/mol，
故答案為：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890kJ/mol；
（3）堿性氫氧燃料電池中，通入氫氣的一極為原電池的負極，發(fā)生氧化反應，電極反應式為H₂-2e^-+OH^-=2H₂O，通入氧氣的一極為原電池的正極，發(fā)生還原反應，電極反應式為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，
故答案為：B；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（5）根據(jù)總反應式可知，通入甲烷的一極為原電池的負極，發(fā)生氧化反應，堿性條件下生成碳酸根與水，電極反應式為CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，
故答案為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O．

點評：本題考查較為綜合，涉及反應熱計算、熱化學方程式書寫、原電池的工作原理以及電極反應式的書寫，題目難度中等，注意把握原電池電極反應式的書寫方法．