Question

1．I：能源是人類生活和社會發(fā)展的基礎(chǔ)，地球上最基本的能源是太陽能，大自然利用這一能源最成功的是植物的光合作用．氫氣被人們看作理想的綠色能源，己知氫氣的熱值是143kJ•g^-1（熱值指的是在一定條件下單位質(zhì)量的物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量，氫氣轉(zhuǎn)化為液態(tài)水．）請寫出氫氣燃燒的熱化學(xué)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：我國“神舟七號”載人宇宙飛船發(fā)射成功，成為我國航天史上重要的里程碑．飛船上使用了氫氧燃料電池，其構(gòu)造示意圖如圖所示，兩電極均由多孔性炭制成，通入的氣體由孔隙中逸出并在電極表面放電．
（1）a極是負極，b極是正極（填“正”或“負”），
電極反應(yīng)式為：a極：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O； b極：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
（2）若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，有11.2L的氫氣參加了反應(yīng)，則轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是N_A．
Ⅲ：理論上任意一個自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都能設(shè)計成原電池，現(xiàn)有如下反應(yīng)：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂
如果將其設(shè)計成原電池，請寫出負極材料及正極電極反應(yīng)式．負極材料：Cu；正極電極反應(yīng)式：Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺．

Answer 1

分析 Ⅰ：根據(jù)氫氣的熱值計算1mol氫氣的燃燒熱，進而書寫熱化學(xué)方程式；
Ⅱ：堿性氫氧燃料電池中，通入氫氣的一極為負極，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)；
Ⅲ：根據(jù)電池方程式結(jié)合化合價的變化判斷正負極材料以及電極反應(yīng)式．

解答 解：Ⅰ：地球上的能源主要來源于太陽能，通過植物的光合作用被循環(huán)利用，
由氫氣的熱值可知，1gH₂燃燒放出的熱量為143kJ，則1molH₂放出的熱量為：2×143kJ=286kJ，
所以氫氣燃燒熱的熱化學(xué)方程式為H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（1）；△H=-286kJ•mol^-1或2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-572KJ•mol^-1，
故答案為：太陽能；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氫氧堿性燃料電池，負極發(fā)生氧化反應(yīng)，氫氣在負極放電，a為負極，電極反應(yīng)式為H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，正極發(fā)生還原反應(yīng)，氧氣在正極放電，b為正極，電極反應(yīng)式O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案為：負；正；H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
②n（H₂）=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，由電極方程式可知轉(zhuǎn)移1mol電子，數(shù)目為N_A個，故答案為：N_A；
Ⅲ：電池反應(yīng)式為2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂，反應(yīng)中Cu被氧化，應(yīng)為原電池的負極，電極反應(yīng)式為Cu-2e^-=Cu²⁺，F(xiàn)eCl₃在正極上得電子被還原，電極反應(yīng)式為2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺，故答案為：Cu；Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺．

點評 本題考查較為綜合，涉及熱化學(xué)方程式、原電池，為高頻考點，側(cè)重于學(xué)生的分析、計算能力的考查，題目難度不大，注意熱化學(xué)方程式以及電極反應(yīng)式的書寫方法．