Question

【題目】已知在25℃、1.013×105Pa下,1mol氫氣完全燃燒生成液態水放出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。該電池的正極反應式為:__________

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

(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,電池的總反應方程式為:CH4+2O2+2KOH==K2CO3+3H2O,則該電池的負極反應式為:__________

Answer 1

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

【解析】

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

（2）物質的聚集狀態不同，反應熱不同，氣態物質變為液態物質放熱，反之吸熱；

（3）根據氫氣的反應熱和氣體總物質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，發生氧化反應，通入氧氣的一極為原電池的正極，發生還原反應，根據反應的總反應式計算轉移電子的物質的量；

（5）通入甲烷的一極為原電池的負極，發生氧化反應，根據總反應式判斷。

（1）反應放熱，則生成物的總能量小于反應物的總能量，故答案為：小于。

（2）2mol氫氣完全燃燒生成液態水放出570kJ的熱量，但液態水變為氣態水要吸熱，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）設混合氣體中含有xmolCH4，則H2的物質的量為（0.5-x）mol，設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，發生氧化反應，電極反應式為H2-2e-+OH-=2H2O，通入氧氣的一極為原電池的正極，發生還原反應，電極反應式為O2+4e-+2H2O=4OH-，總反應式為O2+2H2=2H2O，生成1molH2O時，有0.5mol O2參加反應，轉移電子的物質的量為2mol，故答案為：O2+2H2O+4e-=4OH-；2mol。

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