Question

11．（1）在25℃、101kPa下，1g甲烷完全燃烧后，恢复到原状态放热Q kJ，则表示甲烷燃烧热的热化学方程式为CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-16QKJ•mol^-1
（2）肼（N₂H₄）一空气燃料电池是一种碱性环保电池，该电池放电时，负极的反应式为N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O．
（3）图1装置中甲烧杯盛放100mL 0.2mol/L的NaCl溶液，乙烧杯盛放100mL 0.5mol/L的CuSO₄溶液．反应一段时间后，停止通电．向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到石墨电极附近首先变红，乙烧杯中石墨电极附近pH值的变化为变小（选填“变大”、“变小”、“不变”）．通电一段时间后（溶液中还有CuSO₄），若要使乙烧杯中电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入AC （填序号）．
A．CuO   B．Cu（OH）₂    C．CuCO₃  D．Cu₂（OH）₂CO₃
（4）图2是用于笔记本电脑的甲醇（CH₃OH）燃料电池结构示意图，质子交换膜左右两侧的溶液均为500mL 2mol/LH₂SO₄溶液，当电池中有1mol e^-发生转移时，左右两侧溶液的 质量之差为12g（忽略气体的溶解，假设反应物完全耗尽）．

Answer 1

分析 （1）燃烧热是指在25℃、101kPa下，1mol纯净物完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量，表示燃烧热的热化学方程式中可燃物的物质的量必须为1mol，产物必须为稳定氧化物；
（2）燃料电池中，燃料在负极失电子发生氧化反应，N₂H₄失电子生成N₂，据此分析书写；
（3）根据通电一段时间后，向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到石墨电极附近首先变红可知，甲中的石墨极为阴极，则乙中的石墨极为阳极，OH^-放电，据此分析pH的变化；本着出来什么就加入什么的原则来分析需要加入的物质；
（4）负极反应式为CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，正极反应式为O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，按照电极反应式计算．

解答 解：（1）在25℃、101kPa下，1g甲烷燃烧生成CO₂和液态水时放热QkJ，则16g甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量为16×QKJ=16QKJ，
则甲烷燃烧热的热化学方程式为：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-16QKJ•mol^-1，
故答案为：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-16QKJ•mol^-1．
（2）肼--空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极是肼燃烧生成氮气和水，负极的电极反应式为：N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O，
故答案为：N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O；
（3）根据通电一段时间后，向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到石墨电极附近首先变红可知，甲中的石墨极产生了大量的OH^-，即为阴极，则乙中的石墨极为阳极，来自于水的OH^-放电：2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑，产生了H⁺，故溶液的pH变小；乙池中的电解方程式为：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$4Cu+O₂↑+2H₂SO₄，故从电解槽中出来的有铜和氧气，故可以加入CuO，也可以加入CuCO₃：CuCO₃+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O+CO₂↑，但不能加入Cu（OH）₂或Cu₂（OH）₂CO₃，因为含有H元素，会转化为水，使电解质溶液的浓度降低，不能恢复至原浓度，故选AC，故答案为：变小；AC；
（4）负极反应式为CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，当转移1mol电子时，左侧质量减轻$\frac{1}{6}$×12g=2g，还要有1molH⁺通过质子交换膜进入右侧，质量减少1g，正极反应式为O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，右侧质量增加32g×$\frac{1}{4}$=8g，加上转移过来的1gH⁺，因此左右两侧溶液的质量之差为8g+1g+2g+1g=12g，
故答案为：12g．

点评 本题考查较为综合，涉及热化学方程式的书写以及电化学知识，综合考查学生的分析能力和计算能力，把握电极方程式的书写，注意质子交换膜的性质，难度中等．