题目内容

2．化学反应与能量有着密不可分的关系，回答下列问题．
（1）居民使用的管道煤气主要成分是H2、CO和少量CH4，H2、CO和CH4的燃烧热（注：燃烧热是指在25℃，101kPa时，1mol可燃物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，单位为kJ/mol．）数据如表：
物质H2COCH4
燃烧热（kJ•mol-1）285.8283.0890.0
天然气已经成为城市居民使用的主要生活能源．使用管道煤气用户改用天然气，应调整灶具进气量阀门，即增大空气（填“空气”或“天然气”）的进入量或减少天然气（填“空气”或“天然气”）的进入量．1m3（标准状况）甲烷在25℃，101kPa时，充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放的热能是3.97×104kJ．
（2）燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置．氢氧燃料电池已用于航天飞机．以氢氧化钾溶液为电解质溶液的这种电池的负极反应式为2H2+4OH--4e-═4H2O，这种电池在放电使用一段时间后，电解质溶液中的c（OHˉ）将减小（填“增大”“减小”或“不变”）．
（3）如图是银锌原电池装置的示意图，以硫酸铜为电解质溶液．回答下列问题：
锌为负极，该电极上发生氧化反应（“氧化”或“还原”），电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，该原电池的总反应离子方程式为Zn+Cu2+=Cu+Zn2+．

分析 （1）根据化学方程式中的微观粒子个数比进行分析消耗氧气的多少；由于燃烧同样质量的天然气和一氧化碳，天然气燃烧需要的氧气多，燃烧管道煤气的灶具如需改烧天然气，需要加大氧气的量；根据标况下Vm=22.4L/mol，计算1m3的甲烷的物质的量，再利用物质的量与热量的正比例关系来计算；
（2）通入氢气的一极为电池的负极，发生氧化反应，电解质溶液氢氧化钾参加了反应，在负极生成水；反应生成水溶液的体积增大；
（3）该原电池中，Zn易失电子发生氧化反应而作负极，Ag作正极，负极上电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，正极上电极反应式为Cu2++2e-=Cu，以此来解答．

解答 解：（1）由化学方程式的微观粒子个数比可知，燃烧相同体积的管道煤气和天然气时，天然气消耗的氧气多；燃烧管道煤气的灶具如需改燃天然气，灶具的改进方法是增大进风口；如果燃料不完全燃烧，能生成一氧化碳等污染环境的物质；所以使用管道煤气用户改用天然气，应调整灶具进气量阀门，即增大空气的进入量或减少天然气的进入量；标况下Vm=22.4L/mol，则1m3的甲烷的物质的量$\frac{1000L}{22.4L•mo{l}^{-1}}$=44.64mol，由25℃，101kPa时，1molCH4充分燃烧放出的热量为890kJ，则1m3（标况）甲烷在25℃，101kPa时充分燃烧，可以放出的热能是44.64mol×890kJ•mol-1=3.97×104kJ，
故答案为：空气；天然气；3.97×104；
（2）通入氢气的一极为电池的负极，氢气失电子发生氧化反应，电解质溶液氢氧化钾参加了反应，在负极生成水，则负极的电极方程式为：2H2+4OH--4e-═4H2O；供电时的总反应为2H2+O2═2H2O，反应生成水溶液的体积增大，则c（OH-）将减小，
故答案为：2H2+4OH--4e-═4H2O；减小；
（3）由图可知，Zn为负极，负极上电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，失去电子被氧化，为氧化反应，Ag为正极，正极上电极反应式为Cu2++2e-=Cu，该原电池的总反应离子方程式为Zn+Cu2+=Cu+Zn2+，
故答案为：负；氧化；Zn-2e-=Zn2+；Zn+Cu2+=Cu+Zn2+．

点评 本题考查了反应热的计算、原电池原理的应用，侧重于考查学生的分析能力和计算能力，注意把握燃烧热的概念，题目难度中等．

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