氢气是一种清洁能源.氢气的制取是氢能源利用领域的研究热点,氢气也是重要的化工原料．(1)纳米级的Cu2O可作为太阳光分解水的催化剂．一定温度下.在2L密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入0.10mol水蒸气发生反应:2H2O(g)$? {Cu {2}O}^{光照}$2H2(g)+O2(g)△H=+484kJ•mol-1.不同时段产生O2的量见下� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

14．

氢气是一种清洁能源，氢气的制取是氢能源利用领域的研究热点；氢气也是重要的化工原料．
（1）纳米级的Cu₂O可作为太阳光分解水的催化剂．一定温度下，在2L密闭容器中加入纳米级Cu₂O并通入0.10mol水蒸气发生反应：
2H₂O（g）$?_{Cu_{2}O}^{光照}$2H₂（g）+O₂（g）△H=+484kJ•mol^-1，不同时段产生O₂的量见下表：

时间/min	20	40	60	80
n（O₂）/mol	0.0010	0.0016	0.0020	0.0020

上述反应过程中能量转化形式为光能转化为化学能，达平衡过程中至少需要吸收光能为0.968kJ（保留三位小数）．
（2）氢气是合成氨工业的原料，合成塔中每产生2mol NH₃，放出92.2kJ热量．已知：则1mol N-H键断裂吸收的能量约等于391　kJ．
（3）已知：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ/molN₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+67.7kJ/mol则H₂还原NO₂生成水蒸气和氮气反应的热化学方程式是4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1034.9kJ/mol放电充电
（4）氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池．氢镍电池的总反应式是 H₂+2NiO（OH）?2Ni（OH）₂．请由总反应式回答：
①电解质溶液应该是碱溶液（选填酸溶液、碱溶液），
②电池放电时，负极反应式为H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，
③外电路中每通过0.2N_A个电子时，H₂的质量理论上减小0.2g，
④电池工作时，电子由负极通过外电路流向正极（选填正、负）．

分析（1）上述反应过程中能量转化形式为光能转化为化学能，达平衡时，生成氧气0.002mol，根据热化学方程式计算；
（2）依据反应焓变=反应物断裂化学键吸收的能量-生成物形成化学键放出的能量计算得到；
（3）根据盖斯定律可以根据已知反应的焓变计算未知反应的焓变；
（4）①由电极反应的产物可知，电解质溶液应该是碱溶液，酸性溶液中Ni（OH）₂不能稳定存在；
②电池放电时，负极氢气氧化反应，化合价升高，反应式为H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；
③外电路中每通过0.2N_A个电子时，所以消耗氢气0.1mol，则消耗H₂的质量理论上减小0.1×2g=0.2g；
④电池工作时，电子由负极极通过外电路流向正极．

解答解：（1）上述反应过程中能量转化形式为光能转化为化学能，达平衡时，生成氧气0.002mol，至少需要吸收的光能为0.002mol×484kJ•mol^-1=0.968kJ，
故答案为：化学；0.968；
（2）3H₂+N₂?2NH₃，反应焓变=反应物断裂化学键吸收的能量-生成物形成化学键放出的能量=3×436+945.8-6×N-H键键能=-92.2，N-H键键能=391KJ，故答案为：391　kJ；
（3）
已知：①2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
②N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+67.7kJ/mol，
反应4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4 H₂O（g）可以是①×2-②得到，所以4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4 H₂ O（g）△H=（-483.6kJ/mol）×2-67.7kJ/mol=-1034.9 kJ/mol，
故答案为：4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1034.9 kJ/mol；
（4）（4）①由电极反应的产物可知，电解质溶液应该是碱溶液，酸性溶液中Ni（OH）₂不能稳定存在；
②电池放电时，负极氢气氧化反应，化合价升高，反应式为H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；
③外电路中每通过0.2N_A个电子时，所以消耗氢气0.1mol，则消耗H₂的质量理论上减小0.1×2g=0.2g；
④电池工作时，电子由负极极通过外电路流向正极，故答案为：①碱溶液；②H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O； ③0.2；④负、正．

点评本题考查了化学能与热能关系分析判断，焓变计算应用和电化学知识，热化学方程式书写等知识，题目难度中等．

	A．	某溶液$\stackrel{+AgNO_{3}溶液}{→}$生成白色沉淀，说明原溶液中含有Cl^-
	B．	某溶$\stackrel{+HCl溶液}{→}$无现象$\stackrel{+BaCl_{2}溶液}{→}$生成白色沉淀，+说明原溶液中含有SO₄^2-
	C．	某溶$\stackrel{+NaOH溶液}{→}$生成红褐色沉淀，说明原溶液中含有Fe³⁺
	D．	某溶$\stackrel{+稀硫酸}{→}$生成无色气体，说明原溶液中含有CO₃^2-

A	B	C	D
NaAlO₂溶液中逐滴滴加盐酸至过量	AlCl₃溶液中逐滴滴加氨水至过量	明矾[KAl（SO₄）₂•12H₂O]溶液中逐滴滴加Ba（OH）₂溶液至过量	澄清石灰水中缓慢通入CO₂至过量

	A．	稀盐酸清洗做焰色反应的铂丝
	B．	金属钠保存在煤油中
	C．	用丁达尔现象区别溶液与胶体
	D．	除去粗盐溶液中的Ca²⁺、SO₄^2-：先加Na₂CO₃溶液后加BaCl₂溶液

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