Question

（15分）科学家认为，氢气是一种高效而无污染的理想能源，近20年来，对以氢气作为未来的动力燃料氢能源的研究获得了迅速发展。

（1）为了有效发展民用氢能源，首先必须制得廉价的氢气，下列可供开发又较经济且资源可持续利用的制氢气的方法是         。（选填字母）

A．电解水                               B．锌和稀硫酸反应

C．光解海水                             D．分解天然气

（2）用水分解获得氢气的能量变化如右图所示，表示使用催化剂是曲线         。该反应为         (放热还是吸热)反应

（3）1g的氢气完全燃烧生成液态水释放出142.9kJ的热量写出其完全燃烧的热化学方程式：                               。

（4）利用氢气和CO合成二甲醚的三步反应如下：

① 2H₂(g) + CO(g)  CH₃OH(g)；ΔH ＝－90.8 kJ·mol^－1

② 2CH₃OH(g)  CH₃OCH₃(g) + H₂O(g)；ΔH＝－23.5 kJ·mol^－1

③ CO(g) + H₂O(g)  CO₂(g) + H₂(g)；ΔH＝－41.3 kJ·mol^－1

总反应：3H₂(g) + 3CO(g)  CH₃OCH₃(g) + CO₂ (g)的ΔH＝         

（5）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所示实验：

①氢氧燃料电池中，正极的电极反应式为                 。

②上图装置中，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

         L。

（6）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N₂、H₂为电极反应物，以HCl－NH₄Cl为电解质溶液制取新型燃料电池。则正极电极方程式         。

 

Answer 1

【答案】

20．（15分)

（1）C                   （2）b     吸热

（3）2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(l) △H= －571.6 kJ·mol^－1

（4）-246.4kJ· mol ^-1      （5）①O₂+2H₂O+4e^－=4OH^－  ② 0.56   

（6）N₂+6e^-＋8H⁺=2NH₄⁺          （(1)1分，其余每空2分）

【解析】

试题分析：1、电解水消耗了大量的电力，锌和稀硫酸反应制得氢气量少，分解天然气也需要消耗大量的能源。 光解海水只需要太阳能就可以了既经济又环保。

2、使用催化剂能降低反应需要的能量，所以为b，生成物的能量高于反应物能量，所以反应为吸热反应。

4、总反应为2①+②+③,将反应热相加即可算出总反应的反应热。

5、氢氧燃料电池氧气在正极进行反应，O₂+2H₂O+4e^－=4OH^－   根据铜减少的质量可以计算出其转移的电子数，根据正极的反应式就可以算出消耗氧气的量。

6、正极为氮气反应式为N₂+6e^-＋8H⁺=2NH₄⁺

考点：氢氧燃料电池原理，化学方程式的计算

点评：本题难度中等，主要考察了氢氧燃料电池的原理及运用，采用类比的思想更能迅速准确的解题。