Question

【题目】已知在25℃、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:

(1)生成物能量总和__________(填"大于""小于"或"等于")反应物能量总和

(2)若2mol氢气完全燃烧生成水蒸气,则放出的热量__________(填">""<"或"=")570kJ。

(3)现有25°C、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10.8g H2O(l),放出203kJ的热量,则1mol CH4完全燃烧生成CO2气体和H2O(l)放出的热量为__________kJ。

(4)美国阿波罗宇宙飞船上使用了一种新型电池装置,其构造如图所示,A、B两个电极均由多孔的炭块组成。该电池的正极反应式为:__________

若该电池工作时增加了1mol H2O,电路中转移电子的物质的量为__________

(5)如果将上述装置中通入的氢气改成CH4气体,也可以组成一个原电池装置,电池的总反应方程式为:CH4+2O2+2KOH==K2CO3+3H2O,则该电池的负极反应式为:__________

Answer 1

【答案】小于 < 890 H2+2H2O+4e-=4OH- 2mol CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O

【解析】

（1）反应热与反应物和生成物总能量有关，反应物总能量大于生成物总能量，反应放热，反之吸热；

（2）物质的聚集状态不同，反应热不同，气态物质变为液态物质放热，反之吸热；

（3）根据氢气的反应热和气体总物质的量利用能量守恒计算；

（4）碱性氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为原电池的负极，发生氧化反应，通入氧气的一极为原电池的正极，发生还原反应，根据反应的总反应式计算转移电子的物质的量；

（5）通入甲烷的一极为原电池的负极，发生氧化反应，根据总反应式判断。

（1）反应放热，则生成物的总能量小于反应物的总能量，故答案为：小于。

（2）2mol氢气完全燃烧生成液态水放出570kJ的热量，但液态水变为气态水要吸热，若2mol氢气完全燃烧生成水蒸气，则放出的热量小于570kJ，故答案为：＜。

（3）设混合气体中含有xmolCH4，则H2的物质的量为（0.5-x）mol，设1molCH4完全燃烧生成CO2气体和H2O（l）放出的热量为QkJ，

则有：xQ+(0.5-x)×285＝203(能量守恒)，2x+(0.5-x)＝10.8(质量守恒)

解之得：x=0.1，Q=890，

故答案为：890。

（4）碱性氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为H2-2e-+OH-=2H2O，通入氧气的一极为原电池的正极，发生还原反应，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，总反应式为O2+2H2=2H2O，生成1molH2O时，有0.5mol O2参加反应，转移电子的物质的量为2mol，故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-；2mol。

（5）根据总反应式可知，通入甲烷的一极为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O，故答案为：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O。