题目内容

氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料．
（1）氢气燃烧热值高．实验测得常温常压下，1g H2完全燃烧生成液态水，放出142.9kJ热量，则表示H2的标准燃烧热的热化学方程式为：
H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l）；△H=-285.8kJ/mol
H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l）；△H=-285.8kJ/mol
．
（2）氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景．用氢氧燃料电池进行下图所示实验（其中下图中电极均为惰性电极）：该氢氧燃料电池中，b极的电极反应式为
H2+2e-+2OH-=2H2O
H2+2e-+2OH-=2H2O
；d极的电极反应式为
4OH--4e-=O2+2H2O
4OH--4e-=O2+2H2O
；若标准状况下氧气消耗为5.6L，则导线中转移的电子的物质的量为
1mol
1mol
．
分析：（1）根据燃烧热的含义：完全燃烧1mol物质生成最稳定的化合物所放出的热以及热化学方程式的书写方法来回答；
（2）在氢氧燃料电池中，通入氢气的电极为负极，发生氧化反应，和电源的负极相连的是阴极，通入氧气的电极为正极，发生还原反应，和电源的正极相连的是阳极，根据电极反应式可以确定电子转移情况．
解答：解：（1）根据热化学方程式的含义，H2的标准燃烧热的热化学方程式为：H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l）△H=-285.8 kJ/mol，
故答案为：H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l）△H=-285.8 kJ/mol；
（2）在氢氧燃料电池中，通入氢气的电极b为负极，发生氧化反应，在碱性环境下，电极反应为：H2+2e-+2OH-=2H2O，通入氧气的电极为正极，发生还原反应O2+2H2O+4e-=4OH-，和电源的负极相连的c是阴极，所以d是阳极，该机的电极反应式为：4OH--4e-=O2+2H2O，若标准状况下氧气消耗为5.6L即0.25mol，据反应O2+2H2O+4e-=4OH-，导线中转移的电子的物质的量为1mol，故答案为：H2+2e-+2OH-=2H2O；4OH--4e-=O2+2H2O；1mol．
点评：本题考查学生热化学和电化学的有关知识，要求学生具有分析和解决问题的能力，难度不大．
练习册系列答案
相关题目
化学在能源开发与利用中起到十分关键的作用．氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料．
Ⅰ（1）在298K、101kPa时，2g H2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量．则表示氢气燃烧热的热化学方程式为：
H2（g）+
1
2
O2（g）=H2O（l）△H=-285.8kJ/mol
H2（g）+
1
2
O2（g）=H2O（l）△H=-285.8kJ/mol
．
氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景．现用氢氧燃料电池进行下图饱和食盐水电解实验（图中所用电极均为惰性电极）．分析该装置、回答下列问题：
（2）氢氧燃料电池中，a电极为电池的是
负极
负极
（填“正极”或“负极”），气体M的分子式
H2
H2
，a电极上发生的电极反应式为：
H2+OH--2e-=2H2O
H2+OH--2e-=2H2O
．
（3）若右上图装置中盛有100mL5.0mol/LNaCl溶液，电解一段时间后须加入10.0mol/L盐酸溶液50mL（密度为1.02g/mL）才能使溶液恢复至原来状态．则在此电解过程中导线上转移的电子数为
4.14
4.14
mol．（保留小数点后2位）
Ⅱ氢气是合成氨的重要原料．工业上合成氨的反应是：
N2（g）+3H2（g）?2NH3 （g）△H=-92.2kJ?mol-1
（4）下列事实中，不能说明上述可逆反应已经达到平衡的是
③④
③④
．
①N2、H2、NH3的体积分数不再改变；
②单位时间内生成2n mol NH3的同时生成3n mol H2；
③单位时间内生成3n mol N-H键的同时生成n mol N≡N；
④用N2、H2、NH3的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为1：3：2；
⑤混合气体的平均摩尔质量不再改变；
⑥混合气体的总物质的量不再改变．
（5）已知合成氨反应在某温度下2.00L的密闭容器中反应，测得如下数据：
物质的量/（mol）/时间（h） 0 1 2 3 4
N2 1.50 n1 1.20 n3 1.00
H2 4.50 4.20 3.60 n4 3.00
NH3 0.00 0.20 n2 1.00 1.00
根据表中数据计算：
①反应进行到2小时时放出的热量为
27.7
27.7
kJ．
②0～1小时内N2的平均反应速率
0.05
0.05
mol?L-1?h-1．
③此条件下该反应的化学平衡常数K═
0.15
0.15
（保留两位小数）．
④反应达到平衡后，若往平衡体系中再加入N2、H2 和NH3各1mol，化学平衡向
正反应
正反应
方向移动（填“正反应”或“逆反应”或“不移动”．）
氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料．

（1）氢气燃烧热值高．实验测得，在常温常压下，1g H2完全燃烧生成液态水，放出142.9kJ热量．则H2燃烧的热化学方程式为
H2（g）+
1
2
O2（g）=H2O（1）△H=-285.8kJ/mol
H2（g）+
1
2
O2（g）=H2O（1）△H=-285.8kJ/mol
．
（2）氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景．现用氢氧燃料电池进行如图1所示实验：
①氢氧燃料电池中，正极的电极反应式为
O2+2H20+4e-=4OH-
O2+2H20+4e-=4OH-
．
②如图1装置中，某一铜电极的质量减轻3.2g，则a极上消耗的O2在标准状况下的体积为
0.56
0.56
L．
（3）氢气是合成氨的重要原料，合成氨反应的热化学方程式如下：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol．
①当合成氨反应达到平衡后，改变某一外界条件（不改变N2、H2和NH3的量），反应速率与时间的关系如图2所示．图中t1时引起平衡移动的条件可能是
增大压强
增大压强
．其中表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是
t2-t3
t2-t3
．
②温度为T℃时，将2a mol H2和a mol N2放入0.5L密闭容器中，充分反应后测得N2的转化率为50%．则反应的平衡常数为
4
a2
4
a2
．
化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用．氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料．
I．氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景．现用氢氧燃料电池进行如图实验（图中所用电极均为惰性电极）：
（1）对于氢氧燃料电池中，下列表达不正确的是
CD
CD

A．a电极是负极，OH-移向负极
B．b电极的电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-
C．电池总反应式为：2H2+O2
 点燃 
.
 
2H2O
D．电解质溶液的pH保持不变
E．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
（2）上图装置中盛有100mL、0.1mol?L-1AgNO3溶液，当氢氧燃料电池中消耗氢气112mL（标准状况下）时，则此时上图装置中溶液的pH=
1
1
  （溶液体积变化忽略不计）
II氢气是合成氨的重要原料．工业上合成氨的反应是：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.20kJ?mol-1．
（1）下列事实中，不能说明上述可逆反应已达到平衡的是
②③
②③
（填序号）
①单位时间内生成2n mol NH3的同时生成3n mol H2
②单位时间内生成n mol N-H的同时生成n mol N≡N
③用N2、H2、NH3的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为1：3：2
④N2、H2、NH3的体积分数不再改变
⑤混合气体的平均摩尔质量不再改变
⑥混合气体的总物质的量不再改变
（2）已知合成氨反应在某温度下2L的密闭容器中进行，测得如下数据：

时间（h）
物质的量（mol）		 0 1 2 3 4
N2 1.50 n1 1.20 n3 1.00
H2 4.50 4.20 3.60 n4 3.00
NH3 0 0.20 N2 1.00 1.00
根据表中数据计算：
①反应进行到2小时时放出的热量为
27.66kJ
27.66kJ

②此条件下该反应的化学平衡常数K=
4
27
4
27
（保留两位小数）
③反应达到平衡后，若往平衡体系中再加入N2、H2和NH3各1.00mol，化学平衡将向
正反应
正反应
  方向移动（填“正反应”或“逆反应”、“不移动”）．
氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料．
（1）氢气燃烧热值高．实验测得，在常温常压下，1g H2完全燃烧生成液态水，放出142.9kJ热量．则H2燃烧的热化学方程式为
H2（g）+
1
2
O2（g）=H2O（1）△H=-285.8kJ/mol
H2（g）+
1
2
O2（g）=H2O（1）△H=-285.8kJ/mol
．
（2）氢气是合成氨的重要原料，合成氨反应的热化方程式如下：
N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）；△H=-92.4kJ/mol
①当合成氨反应达到平衡后，改变某一外界条件（不改变N2、H2和NH3的量），反应速率与时间的关系如图所示．
 
图中t1时引起平衡移动的条件可能是
增大压强
增大压强
其中表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是
t2-t3
t2-t3

②温度为T℃时，将2a mol H2和a mol N2放入0.5L密闭容器中，充分反应后测得N2的转化率为50%．则反应的平衡常数为
4
a2
（L/mol）2
4
a2
（L/mol）2
．

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