Question

【題目】已知在25℃、1.013×105Pa下,1mol氫氣完全燃燒生成液態(tài)水放出285kJ的熱量,請回答下列問題:

(1)生成物能量總和__________(填"大于""小于"或"等于")反應(yīng)物能量總和

(2)若2mol氫氣完全燃燒生成水蒸氣,則放出的熱量__________(填">""<"或"=")570kJ。

(3)現(xiàn)有25°C、1.013×105Pa下的H2和CH4的混合氣體0.5mol,完全燃燒生成一定質(zhì)量的CO2氣體和10.8g H2O(l),放出203kJ的熱量,則1mol CH4完全燃燒生成CO2氣體和H2O(l)放出的熱量為__________kJ。

(4)美國阿波羅宇宙飛船上使用了一種新型電池裝置,其構(gòu)造如圖所示,A、B兩個電極均由多孔的炭塊組成。該電池的正極反應(yīng)式為:__________

若該電池工作時增加了1mol H2O,電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為__________

(5)如果將上述裝置中通入的氫氣改成CH4氣體,也可以組成一個原電池裝置,電池的總反應(yīng)方程式為:CH4+2O2+2KOH==K2CO3+3H2O,則該電池的負極反應(yīng)式為:__________

Answer 1

【答案】小于 < 890 H2+2H2O+4e-=4OH- 2mol CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O

【解析】

（1）反應(yīng)熱與反應(yīng)物和生成物總能量有關(guān)，反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，反應(yīng)放熱，反之吸熱；

（2）物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同，反應(yīng)熱不同，氣態(tài)物質(zhì)變?yōu)橐簯B(tài)物質(zhì)放熱，反之吸熱；

（3）根據(jù)氫氣的反應(yīng)熱和氣體總物質(zhì)的量利用能量守恒計算；

（4）堿性氫氧燃料電池中，通入氫氣的一極為原電池的負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，通入氧氣的一極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)的總反應(yīng)式計算轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量；

（5）通入甲烷的一極為原電池的負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)總反應(yīng)式判斷。

（1）反應(yīng)放熱，則生成物的總能量小于反應(yīng)物的總能量，故答案為：小于。

（2）2mol氫氣完全燃燒生成液態(tài)水放出570kJ的熱量，但液態(tài)水變?yōu)闅鈶B(tài)水要吸熱，若2mol氫氣完全燃燒生成水蒸氣，則放出的熱量小于570kJ，故答案為：＜。

（3）設(shè)混合氣體中含有xmolCH4，則H2的物質(zhì)的量為（0.5-x）mol，設(shè)1molCH4完全燃燒生成CO2氣體和H2O（l）放出的熱量為QkJ，

則有：xQ+(0.5-x)×285＝203(能量守恒)，2x+(0.5-x)＝10.8(質(zhì)量守恒)

解之得：x=0.1，Q=890，

故答案為：890。

（4）堿性氫氧燃料電池中，通入氫氣的一極為原電池的負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為H2-2e-+OH-=2H2O，通入氧氣的一極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O=4OH-，總反應(yīng)式為O2+2H2=2H2O，生成1molH2O時，有0.5mol O2參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2mol，故答案為：O2+2H2O+4e-=4OH-；2mol。

（5）根據(jù)總反應(yīng)式可知，通入甲烷的一極為原電池的負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O，故答案為：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O。