Question

4．全球氣候變暖已經(jīng)成為全世界人類面臨的重大問題．
（1）地球上的能主要于太陽(yáng)，綠色植物的光合作用可以大量吸收CO₂以減緩溫室效應(yīng)，主要過(guò)程可以描述分為下列三步（用“C₅”表示C₅H₁0O₄，用“C3”表示C₃H₆O₃）：
Ⅰ：H₂O（l）=2H⁺（aq）+$\frac{1}{2}$O₂（g）+2e^-△H=+284kJ/mol
Ⅱ：CO₂（g）+C₅（s）+2H⁺（aq）=2C₃⁺（s）△H=+396kJ/mol
Ⅲ：12C₃+（s）+12e^-=C₆H₁₂O₆（葡萄糖、s）+6C₅（s）+3O₂（g）△H=-1200kJ/mol
寫出綠色植物利用水和二氧化碳合成葡萄糖并放出氧氣的熱化學(xué)方程式6CO₂（g）+6H₂O（l）=C₆H₁₂O₆（葡萄糖、s）+6O₂（g）△H=+2880 kJ•mol^-1．
（2）減少溫室氣體排放的關(guān)鍵是節(jié)能減排，大力開發(fā)利用燃料電池就可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)．如圖所示甲烷燃料電池就是將電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定．將其插入KOH溶液，從而達(dá)到吸收CO₂的目的．
①通入氧氣一極的電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-；
②隨著電池不斷放電，電解質(zhì)溶液的pH減小（填“增大”、“減小”或“不變”）．
③通常情況下，甲烷燃料電池的能量利用率大于（填大于、小于或等于）甲烷燃燒的能量利用率．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)蓋斯定律和熱化學(xué)方程式計(jì)算得到所需的熱化學(xué)方程式，利用熱化學(xué)方程式的加減消去不需要的物質(zhì)，注意加減時(shí)焓變隨之變化；
（2）①甲烷燃料電池中，負(fù)極上投放燃料甲烷，發(fā)生失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上投放氧氣，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，總反應(yīng)是燃料和氧氣反應(yīng)的化學(xué)方程式；
②根據(jù)電池的總反應(yīng)確定酸堿性的變化；
③根據(jù)能量轉(zhuǎn)化情況來(lái)回答．

解答 解：（1）①H₂O（l）=2H⁺（aq）+$\frac{1}{2}$O₂（g）+2e^-△H=+284kJ/mol
②CO₂（g）+C₅（s）+2H⁺（aq）=2C₃⁺（s）△H=+396kJ/mol
③12C₃⁺（s）+12e^-=C₆H₁₂O₆（葡萄糖、s）+6C₅（s）+3O₂（g）△H=-1200kJ/mol，
結(jié)合蓋斯定律計(jì)算（①+②）×6+③得到綠色植物利用水和二氧化碳合成葡萄糖并放出氧氣的熱化學(xué)方程式，
6CO₂（g）+6H₂O（g）=C₆H₁₂O₆（葡萄糖、s）+6O₂（g）△H=[（+284KJ/mol）+（+396KJ/mol）]×6+（-1200KJ/mol）=+2880KJ/mol；
則△H=[（+284KJ/mol）+（+396KJ/mol）]×6+（-1200KJ/mol）=+2880KJ/mol，
即6CO₂（g）+6H₂O（l）=C₆H₁₂O₆（葡萄糖、s）+6O₂（g）△H=+2880 kJ•mol^-1，
故答案為：6CO₂（g）+6H₂O（l）=C₆H₁₂O₆（葡萄糖、s）+6O₂（g）△H=+2880 kJ•mol^-1；
（2）①在堿性溶液中，正極氧氣得電子被還原，電極方程式為O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，故答案為：O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-；
②燃料電池的總反應(yīng)是：CH₄+2O₂+2KOH═K₂CO₃+3H₂O，消耗氫氧根離子，所以堿性減弱，pH減小，故答案為：減��；
③甲烷燃燒時(shí)要放出熱量、光能，所以燃料電池中甲烷的利用率比甲烷燃燒的能量利用率高，故答案為：大于．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及熱化學(xué)、電化學(xué)等問題，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，題目難度較大，注意把握電極方程式的書寫以及蓋斯定律的應(yīng)用．