Question

【題目】化學(xué)能在一定條件下能夠轉(zhuǎn)化為電能，構(gòu)成原電池。

（1）根據(jù)構(gòu)成原電池的本質(zhì)判斷，如下反應(yīng)可以設(shè)計(jì)成原電池的是（填序號(hào)）______。

A.NaOH+HCl=NaCl+H2O B.Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑

C.2H2O=2H2↑+O2↑ D.Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2

（2）為了探究化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是：_______（填序號(hào)）

A．圖I和圖II的氣泡均產(chǎn)生在鋅棒表面

B．圖II中產(chǎn)生氣體的速度比I快

C．圖I中溫度計(jì)的示數(shù)高于圖II的示數(shù)

D．圖I和圖II中溫度計(jì)的示數(shù)相等，且均高于室溫

（3）大氣污染越來(lái)越成為人們關(guān)注的問(wèn)題.煙氣中的NOx必須脫除（即脫硝）后才能排放。己知：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H＝一890.3kJ·mol-l

N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180kJ·mol-1

CH4可用于脫硝，寫出該反應(yīng)熱化學(xué)反應(yīng)式________。

（4）如圖是甲烷燃料電池原理示意圖，回答下列問(wèn)題：

①電他的負(fù)極反應(yīng)式為：__________。

②電池工作一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液的pH________（填“增大”“減小”或“不變”)。

（5）有人設(shè)想尋求合適的催化劑和電極材料，以N2、H2為電極反應(yīng)物，以HCl-NH4Cl為電解質(zhì)溶液制造新型燃料電池。試寫出該電池的正極反應(yīng)式_________。

Answer 1

【答案】 D B C CH4(g)＋4NO(g)===CO2(g)＋2N2(g)＋2H2O(l)，ΔH＝-1250.3KJ/mol CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O 減小 N2+6e-+8H+=2NH4+

【解析】(1)原電池發(fā)生的是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)；A.NaOH+HCl=NaCl+H2O是復(fù)分解反應(yīng)，不是氧化還原反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；B. Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑是復(fù)分解反應(yīng)，不是氧化還原反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；C. 2H2O=2H2↑+O2↑是氧化還原反應(yīng)，但不能自發(fā)進(jìn)行，故C錯(cuò)誤；D. Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，可設(shè)計(jì)成原電池，故D正確；

(2)圖I發(fā)生的鋅的化學(xué)腐蝕，而圖II形成了鋅-銅原電池；A．圖II銅為正極，銅的表面有氣泡產(chǎn)生，故A錯(cuò)誤；B．利用原電池反應(yīng)可使金屬與酸反應(yīng)的速率加快，則圖II中產(chǎn)生氣體的速度比I快，故B正確；C．圖I主要是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，而圖II主要是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，則圖I溫度計(jì)的示數(shù)高于圖II的示數(shù)，故C正確；D．由選項(xiàng)C分析可知，圖I和圖II中溫度計(jì)的示數(shù)不相等，但均高于室溫，故D錯(cuò)誤；答案為BC；

(3)已知：①CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)；△H=-890.3kJmol-1
②N2(g)+O2(g)═2NO(g)；△H=+180kJmol-1，根據(jù)蓋斯定律：①-2×②得CH4(g)+4NO(g)═CO2(g)+2N2(g)+2H2O(l)，△H=-890.3kJmol-1-2×(+180kJmol-1)=-1250.3 kJmol-1；

(4)①甲烷燃料電池中，通入氧氣的極為原電池的正極，通甲烷的極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿性環(huán)境下，電極反應(yīng)式為CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O；

②根據(jù)電池的兩極反應(yīng)，在轉(zhuǎn)移電子一樣的情況下，消耗了溶液中的氫氧根離子，所以溶液的堿性減弱，pH減小；

(5)正極上氮?dú)獾秒娮雍蜌潆x子反應(yīng)生成銨根離子，即電極反應(yīng)為N2+8H++6e-═2NH4+。