Question

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（H₂O相对分子质量为18）：
（1）若2mol氢气完全燃烧生成水蒸气，则放出的热量

 

570kJ（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）现有25℃、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）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

考点：有关反应热的计算,热化学方程式,化学电源新型电池

专题：化学反应中的能量变化,电化学专题

分析：（1）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；
（2）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，根据放出热量、氢元素守恒列方程计算，进而书写热化学方程式；
（3）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，正极氧气获得电子，碱性条件下生成氢氧根离子；
（4）通入甲烷的一极为原电池的负极，发生氧化反应，碱性条件下生成碳酸根与水．

解答： 解：（1）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：＜；
（2）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 2x+(0.5-x)= 10.8 18

解之得：x=0.1，Q=890，
则1mol CH₄完全燃烧生成CO₂气体和H₂O（l）的热化学方程式为：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）；△H=-890kJ/mol，
故答案为：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890kJ/mol；
（3）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^-，
故答案为：B；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（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，碱性条件下生成碳酸根与水，电极反应式为CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，
故答案为：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O．

点评：本题考查较为综合，涉及反应热计算、热化学方程式书写、原电池的工作原理以及电极反应式的书写，题目难度中等，注意把握原电池电极反应式的书写方法．