Question

【题目】利用化学反应可以为人类提供能源，也可用来解决环境问题。

(1)已知某些化学键的键能数据如下：

化学键	H-H	O=O	O-H
键能kJ·mol-1	436	495	463

①写出H2与O2反应生成水蒸气的热化学方程式____________；

②利用该反应设计成燃料电池，已知该电池每发1kW·h电能生成360g水蒸气，则该电池的能量转化率为_____%(结果保留三位有效数字)。

(2)三室式电渗析法可以处理含K2SO4的废水，原理如图所示，两极均为惰性电极，ab为阳离子交换膜，cd为阴离子交换膜。

①阴极区的pH______(填“升高”或“降低”)；

②阳极发生的电极反应式为__________；

③当电路中通过1mol电子的电量时，阴极上生成气体的体积为_____L(标准状况)。

Answer 1

【答案】 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) △H =－485kJ·mol－1 74.2 升高 4OH－－4e－===2H2O+O2↑（或 2H2O－4e－=== O2↑+4H+） 11.2

【解析】（1）①反应热等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和；

②电池的能量转化率为=实际产生的热量/理论产生的热量×100%；

（2）三室式电解含K2SO4的废水，两极均为惰性电极，阳极水电离出的氢氧根离子放电，生成氧气和氢离子，阴极水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根离子。

（1）①反应热等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和，因此，反应热是436 kJ·mol-1×2+495 kJ·mol-1-463 kJ·mol-1×4=-485kJ·mol-1，所以H2与O2反应生成水蒸气的热化学方程式为：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) △H =－485kJ·mol－1 ，

答案为：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) △H =－485kJ·mol－1 ；

②1度电的能量为3600kJ，按照反应的化学方程式的化学能量的计算，每生成2mol水蒸气放出485 kJ的热量，则生成360g水蒸气放出热量=485 kJ×=4850 kJ，

能量转化率为：100%=74.2%，

答案为：74.2；

（2）①阴极氢离子放电生成氢气和氢氧根离子，阴极区的pH升高；

②阳极氢氧根离子放电，生成氧气和氢离子，阳极发生的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O+O2↑（或 2H2O－4e－=== O2↑+4H+）；

③当电路中通过1mol电子的电量时，阴极会有0.5molH2生成，阴极上生成气体标况下体积为11.2L。

答案为：升高 ；4OH－－4e－===2H2O+O2↑（或 2H2O－4e－=== O2↑+4H+）； 11.2。