Question

已知在25⁰C、1.013×10⁵Pa下，1mol氢气完全燃烧生成液态水放出285kJ的热量，请回答下列问题（H₂O相对分子质量为18）：
（1）若2 mol氢气完全燃烧生成水蒸气，则放出的热量 _  __570 kJ（填“＞”、“＜”或“＝”）。
（2）现有25⁰C、1.013×10⁵Pa下的H₂和CH₄的混合气体0.5mol，完全燃烧生成一定质量的CO₂气体和10.8gH₂O（l），放出203kJ的热量，则1molCH₄ 完全燃烧生成CO₂气体和H₂O（l）的热化学方程式为                               。
（3）美国阿波罗宇宙飞船上使用了一种新型装置，其构造如图所示：A、B两个电极均由多孔的碳块组成。

该电池的正极为：______（填A或B）。电极反应式为 ________    ____ 。
（4）若将上述装置中通入H₂的改成CH₄气体，也可以组成一个原电池装置，电池的总反应为：CH₄+2O₂+2KOH = K₂CO₃+3H₂O ，则该电池的负极反应式为：______ _                _ 。

Answer 1

（1）＜；（2）CH₄（g）＋2O₂（g）＝CO₂（g）＋2H₂O（l）；△H＝－890kJ/mol
（3）B ； O₂＋2H₂O＋4e^－=4OH^－（4）CH₄＋10OH^－－8e^－ = CO₃^2-+7H₂O

试题分析：（1）同样多的同种物质在气态时含有的能量比固态是高，1mol氢气完全燃烧生成液态水放出285kJ的热量，所以若2 mol氢气完全燃烧生成水蒸气，则放出的热量小于570 kJ。（2）n(H₂O)= 10.8g÷18g/mol=0.6mol.假设混合气体中含有氢气、甲烷的物质的量分别为x、y,则x+y=0.5；x+2y=0.6.解得x=0.4mol;y=0.1mol。1mol氢气完全燃烧生成液态水放出285kJ的热量，则0.4mol氢气燃烧放出热量为0.4mol×285kJ/mol=114KJ,那么0.1mol的甲烷完全燃烧放出热量是203kJ－114KJ=89KJ。所以1molCH₄ 完全燃烧生成CO₂气体和H₂O（l）的热化学方程式是CH₄（g）＋2O₂（g）＝CO₂（g）＋2H₂O（l）；△H＝－890kJ/mol；（3）在该燃料电池中通入H₂的电极是负极；通入O₂的电极在正极。即A是负极；B是正极。正极的电极反应式为O₂＋2H₂O＋4e^－=4OH^－；（4）若将上述装置中通入H₂的改成CH₄气体，也可以组成一个原电池装置，电池的总反应为：CH₄+2O₂+2KOH = K₂CO₃+3H₂O ，通入甲烷的电极是负极，由于电解质溶液为碱，因此反应得到的物质是K₂CO₃.则该电池的负极反应式为CH₄＋10OH^－－8e^－ = CO₃^2-+7H₂O。