Question

已知拆开1molH₂需要消耗436kJ能量，拆开1molO₂需要消耗496kJ能量，形成水分子中的1molH-O能够释放463kJ能量．根据以上所给的数据计算反应：
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）；△H=

 

．
（2）如图所示，可形成氢氧燃料电池．通常氢氧燃料电池有酸式（当电解质溶液为H₂SO₄溶液时）和碱式[当电解质溶液为NaOH（aq）或KOH（aq）时]两种．试回答下列问题：
1式电池的电极反应：负极

 

，正极

 

；电池总反应：

 

；电解质溶液pH的变化

 

（填“变大”、“变小”或“不变”）．
②碱式电池的电极反应：负极

 

，正极

 

；电池总反应：

 

；电解质溶液pH的变化

 

（填“变大”、“变小”或“不变”）．

Answer 1

考点：化学电源新型电池,热化学方程式

专题：化学反应中的能量变化,电化学专题

分析：（1）由信息可知，H-H键能为436kJ/mol，O=O键能为496kJ/mol，H-O键能为436kJ/mol，2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）中，△H=反应物中键能和-生成物中键能和，以此来解答；
（2）氢氧燃料电池中通入氢气的一极为原电池的负极，发生氧化反应，通入氧气的一极为原电池的正极，发生还原反应，溶液的酸碱性不同，电极反应式不同，酸性溶液中负极反应为：2H₂-4e^-=4H⁺，正极反应为：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；碱性溶液中负极反应为2H₂-4e^-+4OH^-=2H₂O，正极反应为O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，电池总反应都为2H₂+O₂=2H₂O，可根据溶液氢离子或氢氧根离子浓度的变化判断溶液的pH．

解答： 解：（1）常温下拆开1mol H₂中的化学键要吸收436kJ的能量，拆开1mol O₂中的化学键要吸收496kJ的能量，形成水分子中的1mol H-O键要放出463kJ的能量，则H-H键能为436kJ/mol，O=O键能为496kJ/mol，H-O键能为436kJ/mol，由2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）中，△H=反应物中键能和-生成物中键能和=2×436kJ/mol+496kJ/mol-4×463kJ/mol=-484kJ/mol，故答案为：-484kJ/mol；
（2）①氢氧燃料电池中通入氢气的一极为原电池的负极，发生氧化反应，酸性溶液中负极反应为：2H₂-4e^-=4H⁺，通入氧气的一极为原电池的正极，发生还原反应，酸性溶液中正极反应为：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，电池总反应为2H₂+O₂=2H₂O，反应生成水，溶液氢离子浓度降低，pH增大，
故答案为：2H₂-4e^-=4H⁺；O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；2H₂+O₂=2H₂O；变大；
②氢氧燃料电池中通入氢气的一极为原电池的负极，发生氧化反应，碱性溶液中负极反应为2H₂-4e^-+4OH^-=2H₂O，通入氧气的一极为原电池的正极，发生还原反应，碱性溶液中正极反应为O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，电池总反应为2H₂+O₂=2H₂O，反应生成水，溶液氢氧根离子离子浓度降低，pH减小，
故答案为：2H₂-4e^-+4OH^-=2H₂O；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；2H₂+O₂=2H₂O；变小．

点评：本题考查反应热的计算，为高频考点，把握键能与反应热的关系、焓变正负的意义为解答的关键，侧重分析能力与计算能力的考查，题目难度不大．