Question

9．请回答下列问题：
（1）如图所示，在一个小烧杯里加入研细的20g Ba（OH）₂•8H₂O晶体．将此小烧杯放在事先滴有3～4滴水的玻璃片上，然后向小烧杯中加入10g NH₄Cl晶体，并用玻璃棒快速搅拌．

①实验中玻璃棒作用是搅拌，使混合物充分接触；
②写出有关反应的化学方程式：Ba（OH）₂•8H₂O+2NH₄Cl═BaCl₂+2NH₃↑+10H₂O；
从四大基本反应类型分析，该反应类型是复分解；
③实验现象可以说明该反应的反应物的总能量小于（填“大于”或“小于”）生成物的总能量
（2）氢气是未来最理想的能源之一，科学家最近研制出利用太阳能产生激光，并在二氧化钛（TiO₂）表面作用使海水分解得到氢气的新技术：2H₂O$\frac{\underline{\;激光\;}}{TiO_{2}}$2H₂↑+O₂↑．制得的氢气可用于燃料电池．
试回答下列问题：
①海水分解生成的氢气用于燃料电池时，实现化学能转变为电能．水分解时，断裂的化学键为共价键，分解海水的反应属于吸热反应（填“放热”或“吸热”）．
②某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质，两极上发生的电极反应分别为：A极：2H₂+2O^2--4e^-═2H₂O；B极：O₂+4e^-═2O^2-，则A极是电池的负极；电子从该极流出（填“流入”或“流出”）．
③有人以化学反应：2Zn+O₂+4H⁺═2Zn²⁺+2H₂O为基础设计出一种原电池，移入人体内作为心脏起搏器的能源，它们靠人体内血液中溶有一定浓度的O₂、H⁺、Zn²⁺进行工作．则原电池的负极上发生反应的电极反应式为Zn-2e^-=Zn²⁺．
（3）若氢气的燃烧过程中，破坏1molH₂中的化学键消耗的能量为Q₁kJ，破坏1molO₂中的化学键为Q₂kJ，形成1molH₂O中的化学键释放的能量为Q₃．下列关系式正确的是D
A．Q₁+Q₂＞Q₃　　　　　　　　B．Q₁+Q₂＜Q₃
C．2Q₁+Q₂＞2Q₃　　　　　　　D．2Q₁+Q₂＜2Q₃．

Answer 1

分析 （1）①实验中玻璃棒的作用是搅拌使反应物充分接触并反应；
②氯化铵铵盐和强碱氢氧化钡的反应生成氨气、水、以及氯化钡，反应为复分解反应；
③玻璃片上结冰而与小烧杯粘在一起，说明氢氧化钡和氯化铵的反应是吸热反应；
（2）①水分子中存在共价键，水的分解为吸热反应，在催化剂的条件下生成氢气和氧气，燃料电池是将化学能转变为电能的装置；
②原电池中，具有还原性的物质的做负极，电子从负极经外电路流向正极；
③原电池负极失去电子，化合价升高，发生氧化反应，根据总反应式2Zn+O₂+4H⁺═2Zn²⁺+2H₂O进行分析；
（3）化学反应中旧键断裂需要吸收能量，新键形成需要放出能量，化学反应中的反应热△H=反应物总键能-生成物总键能，注意氢气在氧气中燃烧，反应热△H＜0，每摩尔H₂O中含有2molH-O键，据此计算．

解答 解：（1）①实验中玻璃棒的作用是搅拌使反应物充分接触并反应，
故答案为：搅拌，使混合物充分接触；
②氯化铵属于铵盐，能和强碱氢氧化钡发生复分解反应，生成氨气、水、以及氯化钡，化学方程式为Ba（OH）₂•8H₂O+2NH₄Cl=BaCl₂+2NH₃↑+10H₂O，
故答案为：Ba（OH）₂•8H₂O+2NH₄Cl=BaCl₂+2NH₃↑+10H₂O；复分解；
③玻璃片上结冰而与小烧杯粘在一起，说明氢氧化钡和氯化铵的反应是吸热反应，即反应物的总能量小于生成物的总能量，
故答案为：小于；
（2）①水难以分解，水分子中存在共价键，在二氧化钛（TiO₂）表面作用使海水分解得到氢气，并用激光提供能量，则说明二氧化钛起到催化剂的作用，该反应吸热，燃料电池是将化学能转变为电能的装置，故答案为：化学；电；共价；吸热；
②氢气具有还原性，在负极上被氧化而失去电子，电子从负极经外电路流向正极，故答案为：负；流出；
③原电池负极失去电子，化合价升高，发生氧化反应，根据总反应式2Zn+O₂+4H⁺═2Zn²⁺+2H₂O，得到负极反应为：Zn-2e^-=Zn²⁺，故答案为：Zn-2e^-=Zn²⁺；
（3）破坏1molH-H消耗的能量为Q₁kJ，则H-H键能为Q₁kJ/mol，破坏1molO═O键消耗的能量为Q₂kJ，则O═O键键能为Q₂kJ/mol，
形成1mol水中的化学键释放的能量为Q₃kJ，每摩尔H₂O中含有2molH-O键，1molH-O键释放的能量为$\frac{1}{2}$Q₃kJ，则H-O键能为$\frac{1}{2}$Q₃kJ/mol，
对于反应2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）反应热△H=反应物的总键能-生成物的总键能，
所以反应热△H=2Q₁kJ/mol+Q₂kJ/mol-4×$\frac{1}{2}$Q₃kJ/mol=（2Q₁+Q₂-2Q₃）kJ/mol，
由于氢气在氧气中燃烧，反应热△H＜0，即（2Q₁+Q₂-2Q₃）＜0，所以2Q₁+Q₂＜2Q₃，
故答案为：D．

点评 本题考查吸热反应的探究，本题注意把握氯化铵和氢氧化钡反应的原理，注意从反应物与生成物总能量的关系分析；
考查化学电源新型电池以及原电池的工作原理，本题注意基础知识的积累；
考查反应热的计算，题目难度不大，注意从物质能量、键能角度理解反应热，明确反应热的焓变△H=反应物总键能-生成物总键能及焓变的正负与吸收、放热热量的关系．