Question

12．（1）由氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热241.8kJ，写出该反应的热化学方程式：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8kJ/mol．若1g水蒸气转化成液态水放热2.5kJ，则氢气的燃烧热为△H=-286.8kJ/mol．
（2）近年来已经研制出甲烷（CH₄）燃料电池，该电池的电解质溶液为H₂SO₄溶液，写出该电池负极的电极反应式：CH₄-8e^-+2H₂O=CO₂+8H⁺．该电池总反应式：CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O．
（3）用惰性电极电解AgNO₃溶液，写出该电解反应的化学方程式4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+4HNO₃+O₂↑；若在阳极收集到 0.32g O₂，中和电解生成的酸需0.4mol•L^-1NaOH溶液100 mL．

Answer 1

分析 （1）根据热化学方程式的书写原则写出氢气燃烧生成气态水的热化学方程式，方程中的热量和化学计量数要对应；
（2）CH₄燃料电池中，CH₄从负极通入，在反应中失电子被氧化，酸性条件下生成二氧化碳和水；
（3）用惰性电极电解AgNO₃溶液，阳极发生4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，阴极发生4Ag⁺+4e^-=4Ag，所以电解总方程：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag↓+4HNO₃+O₂↑，根据产生氧气的量计算产生硝酸的量，根据硝酸和氢氧化钠的量之间的关系来计算．

解答 解：（1）氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热241.8kJ，该反应的热化学方程式为：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8kJ/mol；1g水蒸气转化成液态水放热2.5kJ，故18g水蒸气转化成液态水放出热量2.5kJ×18=45kJ，故反应H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）的反应热△H=-（241.8kJ/mol+45kJ/mol）=-286.8kJ/mol，故氢气的燃烧热为286.8kJ/mol；
故答案为：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8kJ/mol；-286.8；
（2）在CH₄燃料电池中，负极上是燃料CH₄发生失电子的氧化反应，在酸性环境下，电极反应为：CH₄-8e^-+2H₂O=CO₂+8H⁺，总反应式为CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O，
故答案为：CH₄-8e^-+2H₂O=CO₂+8H⁺；CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O；
（3）用惰性电极电解AgNO₃溶液，阳极发生4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，阴极发生4Ag⁺+4e^-=4Ag，所以电解总方程：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag↓+4HNO₃+O₂↑，在阳极上收集到0.32gO₂即0.01mol氧气（标准状况下），转移电子是0.04mol，根据反应：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+4HNO₃+O₂↑，生成硝酸是0.04mol，消耗0.04mol氢氧化钠来将之中和，所以NaOH溶液的物质的量浓度为$\frac{0.04mol}{0.4mol•{L}^{-1}}$=0.1L=100ml．故答案为：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+4HNO₃+O₂↑；100．

点评 本题考查了CH₄燃烧热的热化学方程式书写、原电池原理的应用，主要考查了燃料电池的电极方程式的书写，题目难度不大，注意电解质溶液的酸碱性对电极方程式的影响．