Question

1．I：能源是人类生活和社会发展的基础，地球上最基本的能源是太阳能，大自然利用这一能源最成功的是植物的光合作用．氢气被人们看作理想的绿色能源，己知氢气的热值是143kJ•g^-1（热值指的是在一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量，氢气转化为液态水．）请写出氢气燃烧的热化学方程式H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（1）；△H=-286kJ•mol^-1或2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-572KJ•mol^-1．
Ⅱ：我国“神舟七号”载人宇宙飞船发射成功，成为我国航天史上重要的里程碑．飞船上使用了氢氧燃料电池，其构造示意图如图所示，两电极均由多孔性炭制成，通入的气体由孔隙中逸出并在电极表面放电．
（1）a极是负极，b极是正极（填“正”或“负”），
电极反应式为：a极：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O； b极：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
（2）若在标准状况下，有11.2L的氢气参加了反应，则转移的电子数是N_A．
Ⅲ：理论上任意一个自发的氧化还原反应都能设计成原电池，现有如下反应：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂
如果将其设计成原电池，请写出负极材料及正极电极反应式．负极材料：Cu；正极电极反应式：Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺．

Answer 1

分析 Ⅰ：根据氢气的热值计算1mol氢气的燃烧热，进而书写热化学方程式；
Ⅱ：碱性氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为负极，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；
Ⅲ：根据电池方程式结合化合价的变化判断正负极材料以及电极反应式．

解答 解：Ⅰ：地球上的能源主要来源于太阳能，通过植物的光合作用被循环利用，
由氢气的热值可知，1gH₂燃烧放出的热量为143kJ，则1molH₂放出的热量为：2×143kJ=286kJ，
所以氢气燃烧热的热化学方程式为H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（1）；△H=-286kJ•mol^-1或2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-572KJ•mol^-1，
故答案为：太阳能；植物的光合作用；H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（1）；△H=-286kJ•mol^-1或2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-572KJ•mol^-1；
Ⅱ：①氢氧碱性燃料电池，负极发生氧化反应，氢气在负极放电，a为负极，电极反应式为H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，正极发生还原反应，氧气在正极放电，b为正极，电极反应式O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案为：负；正；H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
②n（H₂）=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，由电极方程式可知转移1mol电子，数目为N_A个，故答案为：N_A；
Ⅲ：电池反应式为2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂，反应中Cu被氧化，应为原电池的负极，电极反应式为Cu-2e^-=Cu²⁺，FeCl₃在正极上得电子被还原，电极反应式为2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺，故答案为：Cu；Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺．

点评 本题考查较为综合，涉及热化学方程式、原电池，为高频考点，侧重于学生的分析、计算能力的考查，题目难度不大，注意热化学方程式以及电极反应式的书写方法．