Question

9．能盘是一个世界性的话题，如何充分利用能量、开发新能源，为人类服务是广大科技工作者不懈努力的目标．
（1）哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖．工业上氮气与氢气合成氨反应方程式为：N₂+3H₂?2NH₃，反应过程中的能量变化如图1：由此说明，该反应是放热反应（填“吸热”或“放热”）．
（2）①沼气是一种廉价能源，农村存在大量的秸秆、杂草等废弃物，它们经微生物发酵之后，便可产生沼气，可用来点火做饭，已知O.5molCH₄完全燃烧生成C0₂气体和液态水时，放出445kJ热量，则热化学方程式为CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.0kJ/mol．
②己知某种煤气的主要成分为CO、H₂，现把一套以煤气为燃料的灶具改为以天然气为燃料的灶具时，灶具作相应的调整，正确的方法是B．
A．空气和天然气的进入量都减少      B．增大空气的进入量或减小天然气的进入量
C．空气和天然气的进入量都增加     D．减小空气的进入量或增大天然气的进入量
（3）原电池原理的发现是储能和供能技术的巨大进步，是化学对人类的一项重大贡献，①现有如下两个反应：A、NaOH+HCl═NaCl+H₂0； B、Fe+H₂SO₄═FeS0₄+H₂↑，能设计成原电池的是B（填编号）．
②氢气直接燃烧能量的利用率只能达到30%左右，氢氧燃料电池能量转换率可超过80%．氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如图2．写出该氢斌燃料电池的总反应方程式2H₂+O₂═2H₂O．
（4）氢气被人们看做理想的“绿色能源”．下列制氢方法最节能的是C．
A、电解水制氢：2H₂0$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑
B、髙温使水分解制氢：2H₂0$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑
C、太阳光催化分解水制氢：2H₂0$\frac{\underline{\;\;\;TiO_{2}\;\;\;}}{太阳光}$2H₂↑+O₂↑
D、天然气制氢：CH₄+H₂O$\stackrel{高温}{?}$CO+3H₂．

Answer 1

分析 （1）根据反应物总能量和生成总能量可判断反应的热效应；
（2）①O.5molCH₄完全燃烧生成C0₂气体和液态水时，放出445kJ热量，所以1mol甲烷烷醛燃烧生成二氧化碳和液态水放热890.0kJ，据此写出热化学方程式；
②等体积的煤气和天然气相比，燃烧时天然气消耗的氧气多；
（3）①自发的氧化还原反应才能设计成原电池；
②燃氢氧燃料电池反应式就是氢气燃烧方程式；
（4）最节能的方法是运用太阳能．

解答 解：（1）由图可知该反应中反应物总能量高于生成总能量，所以该反应为放热反应，
故答案为：放热；
（2）①O.5molCH₄完全燃烧生成C0₂气体和液态水时，放出445kJ热量，所以1mol甲烷烷醛燃烧生成二氧化碳和液态水放热890.0kJ，甲烷燃烧的热化学方程式为：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.0kJ/mol；
故答案为：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.0kJ/mol；
②等体积的煤气和天然气相比，燃烧时天然气消耗的氧气多，所以把一套以煤气（主要成分是CO、H₂）为燃料的灶具改为以天然气为燃料的灶具时，灶具应作相应调整为增大空气的进入量或减小天然气的进入量；
故答案为：B；
（3）①反应A．NaOH+HCl=NaCl+H₂O不是氧化还原反应，不能设计成原电池，反应B．Fe+H₂SO₄═FeS0₄+H₂↑是氧化还原反应，能设计成原电池，
故答案为：B；
②氢氧燃料电池反应式就是氢气燃烧方程式，则电池反应式为2H₂+O₂═2H₂O，
故答案为：2H₂+O₂═2H₂O；
（4）最节能的方法是运用太阳能，高温、电解都需要其它自然资源，故选C．

点评 本题主要考查了反应中的热量变化、热化学方程式、原电池原理、能量的综合利用等，难度中等，答题时注意基础知识的综合应用．