题目内容
10．
科学家认为氢气是一种高效且无污染的理想能源，近20年来，以氢气为未来的动力燃料的研究获得了迅速发展．（1）氢气是一种理想的“绿色能源”，如图1为氢能产生于利用的途径．
图1中4个过程中能量转化形式有D．
A.2种 B.3种 C.4种 D.4种以上
氢氧燃料电池若用NaOH溶液做电解质溶液，负极反应式为H2-2e-+2OH-═2H2O，若电解质溶液采用稀硫酸，则正极反应式为O2+4e-+4H+═2H2O．
（2）已知：H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═H2O（g），反应过程中能量变化如图所示，则图中a、b、c均表示热量，单位：千焦，则a、b、c代表的意义：
a：1molH2分裂为H、0.5molO2分裂为O时吸收的热量：
b：由2molH和1molO形成1molH2O（g）所放出的能量．
该反应的△H=a-bkJ•mol-1（用含a、b的代数式表示）．
（3）电解水可获得氢气，但过程要消耗大量电能，而使用微生物作催化剂在阳光下即可分解：
2H2O（l）$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H2（g）+O2（g）△H1
2H2O（l）$\frac{\underline{\;光照\;}}{催化}$2H2（g）+O2（g）△H2
以上反应的△H1=△H2 （选填“＞“、“＜”或“=”）．
（4）已知：H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═H2O（l）△H=-285.8kJ•mol-1
H2（g）═H2（l）△H=-0.92kJ•mol-1 O2（g）═O2（l）△H=-6.84kJ•mol-1
H2O（l）═H2O（g）△H=+44.0kJ•mol-1
请写出液氢和液氧生成水的热化学方程式：H2（l）+$\frac{1}{2}$O2（l）=H2O（g）△H=-237.46kJ/mol．
（5）美国斯坦福大学研究人员最近发明一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电．研究表明，电池的正极用二氧化锰纳米棒作材料可提高发电效率，这是利用纳米材料具有较强吸附能力特性，能与钠离子充分接触．
（6）海水中的“水”电池总反应可表示为5MnO2+2Ag+2NaCl═Na2Mn5O10+2AgCl，该电池负极反应式为Ag+Cl--e-=AgCl．
分析 （1）根据如图1中4个过程中能量转化形式分析；氢氧燃料碱性电池中，负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，氢氧燃料酸性电池中，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，据此书写电极反应式；
（2）图象分析可知，化学反应的热效应实质是断裂化学键吸收的热量减去形成化学键放出的热量，所以b表示的是由2molH和1molO形成1molH2O（g）所放出的能量；c表示的是反应的焓变即反应热；
（3）根据焓变只与反应物和生成物的状态及其系数有关来分析；
（4）由图象可知H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）=H2O（g）△H=683.8-925.6=-241.8kJ•mol-1，结合H2O（l）=H2O（g）△H=+44kJ•mol-1利用盖斯定律进行计算；
（5）纳米材料具有较强的吸附性能，能加大吸附面积；
（6）原电池的负极上金属银失去电子发生的是氧化反应．
解答 解：（1）由如图1中4个过程，则能量转化形式有太阳能转化成电能，电能与化学能之间的转化，化学能转化成热能，光能等，所以4个过程中能量转化形式有4种以上；氢氧燃料碱性电池中，负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，反应式为H2-2e-+2OH-═2H2O；氢氧燃料酸性电池中，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，正极反应式为O2+4e-+4H+═2H2O，
故答案为：D；H2-2e-+2OH-═2H2O；O2+4e-+4H+═2H2O；
（2）图象分析可知，化学反应的热效应实质是断裂化学键吸收的热量减去形成化学键放出的热量，b表示的是由2mol H和1mol O形成1mol H2O（g）所放出的能量，△H=（a-b）8kJ•mol-1，
故答案为：由2molH和1molO形成1molH2O（g）所放出的能量；a-b；
（3）因为焓变只与反应物和生成物的状态及其系数有关，所以2H2O（1）$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H2（g）+O2（g）△H1 2H2O（1）$\frac{\underline{\;\;\;光照\;\;\;}}{催化剂}$2H2（g）+O2（g）△H2，反应物生成物完全相同，所以△H1=△H2，
故答案为：=；
（4）已知：①H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═H2O（l）△H=-285.8kJ•mol-1
②H2（g）═H2（l）△H=-0.92kJ•mol-1
③O2（g）═O2（l）△H=-6.84kJ•mol-1
④H2O（l）═H2O（g）△H=+44.0kJ•mol-1
据盖斯定律，①-②-③$\frac{1}{2}$+④得：H2（l）+$\frac{1}{2}$O2（l）=H2O（g）△H=-237.46kJ/mol，
故答案为：H2（l）+$\frac{1}{2}$O2（l）=H2O（g）△H=-237.46kJ/mol；
（5）纳米材料具有较强的吸附性能，能加大吸附面积，该电池用二氧化锰纳米棒为正极材料可提高发电效率，
故答案为：较强吸附能力；
（6）根据电池的总反应：5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl，失电子的是金属银，而原电池的负极上发生的是失电子的氧化反应，所以负极反应是Ag+Cl--e-=AgCl，
故答案为：Ag+Cl--e-=AgCl．
点评 本题考查了化学能与热能、原电池及其电解池原理等知识点，根据盖斯定律得、原电池和电解原理等知识点来分析解答，难度中等，侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力．
| A． |  量取8.5mL稀硫酸 | B． |  制备Fe（OH）2 | ||
| C． |  防止铁钉生锈 | D． |  用酒精萃取水中的溴 |
| A． | 天然植物油常温下一般呈液态，难溶于水，没有恒定的熔、沸点 | |
| B． | 棉花、蚕丝的主要成分都是纤维素 | |
| C． | 常温常压下，0.1 mol D${\;}_{2}^{18}$O中含有的中子数、质子数、电子数均为NA | |
| D． | 乙烯和苯都能使溴水中的水层褪色，褪色的原因相同 |
| A． | △H1＜0 | B． | △H1＞△H2 | C． | △H2═△H1+△H3 | D． | △H2＞|△H3| |
| W | X | ||
| Y | Z |
（2）W、X、氢元素形成的三原子分子的电子式
．（3）下列选项中，能证明元素非金属性X强于W的是CD．
A．原子序数：X＞W B．最低化合价：X＞W
C．最简单氢化物的稳定性：X＞W D．最高价氧化物的水化物酸性：X＞W
（4）元素周期表中与Z同周期的某金属元素形成的单质A，可发生如图所示的转化：
其中化合物D是一种白色沉淀，则B中溶质的化学式为NaAlO2；B与C也可直接转化生成D写出对应的离子方程式为Al3++3AlO2-+6H2O=Al（OH）3↓．
| A． |  +3NaOH→ +NaBr+2H2O | |
| B． |  +Na2CO3→ +CO2↑+H2O | |
| C． | n +n  $→_{△}^{催化剂}$ +（n-1）H2O | |
| D． | C12H22O11（麦芽糖）$\stackrel{H+}{→}$C6H12O6（葡萄糖）+C6H12O6（果糖） |