Question

2．在能源日趋紧张的今天，科学工作者一直在研究如何提高现有化石能源的利用率，同时寻找开发清洁可再生能源．常采用的方法有煤的气化、煤的液化、设计燃料电池等．
（1）已知：C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-437.3kJ•mol^-1
H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-285.8kJ•mol^-1
CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-283.0kJ•mol^-1
则煤气化反应C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）的焓变△H=：+131.5kJ•mol^-1．
（2）煤通过直接或间接液化可得到甲醇．已知在25℃、101kPa时，16g CH₃OH完全燃烧生成CO₂和液态水时放出热量363.26kJ则CH₃OH燃烧的热化学方程式为CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.52kJ/mol．
（3）燃料电池的能量转化率可高达85%～90%，如图为氢氧燃料电池示意图，请回答：
①氢氧燃料电池的能量转化的主要形式是化学能转变为电能，在导线中电子流动方向为a流向b（用a、b表示）．
②负极反应式为2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O．

Answer 1

分析 （1）根据热化学方程式和盖斯定律计算得到，反应焓变与反应过程无关；
（2）在25℃、101kPa下，16g甲醇燃烧生成CO₂和液态水时放热363.26kJ，32g甲醇燃烧生成液态水和二氧化碳气体放热363.26kJ×2=726.52kJ，依据热化学方程式的书写方法和注意问题，标注对应反应的焓变写出；
（3）①原电池是将化学能转变为电能的装置，原电池放电时，电子从负极沿导线流向正极；
②负极上燃料失电子发生还原反应．

解答 解：（1）①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₁=-437.3kJ•mol^-1
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H₃=-285.8kJ•mol^-1
③CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-283.0kJ•mol^-1
依据盖斯定律①-②-③，得到：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=-437.3-（-285.8）-（-283.0）=+131.5kJ•mol^-1，
故答案为：+131.5kJ•mol^-1；
（2）在25℃、101kPa下，16g甲醇燃烧生成CO₂和液态水时放热363.26kJ，32g甲醇燃烧生成液态水和二氧化碳气体放热363.26kJ×32=726.52KJ，反应的热化学方程式为：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.52kJ/mol；
故答案为：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.52kJ/mol；
（3）①该装置是把化学物质中的能力转化为电能，所以是化学能转变为电能；在原电池中，负极上失电子，正极上得电子，电子的流向是从负极流向正极，所以是 由a流向b，
故答案为：化学能转变为电能；a流向；
②碱性环境中，该反应中负极上氢气失电子生成氢离子，电极反应式为H₂+2OH^--2e^-═2H₂O，
故答案为：2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O．

点评 本题考查热化学方程式书写、盖斯定律的计算应用、原电池原理的应用等，侧重于反应原理的应用的考查，题目难度中等，注意盖斯定律的含义及应用方法．