Question

【題目】已知：2H2＋O22H2O。

（1）該反應1g氫氣完全燃燒放出熱量121.6kJ，其中斷裂1molH-H鍵吸收436kJ，斷裂1molO=O鍵吸收496kJ，那么形成1molH-O鍵放出熱量____________________。

（2）原電池是直接把化學能轉化為電能的裝置。

I.航天技術上使用的氫－氧燃料電池具有高能、輕便和不污染環境等優點。下圖是氫－氧燃料電池的裝置圖。則：

①溶液中OH-移向________電極（填“a”或“b”）。

②b電極附近pH_____________。(填增大、減小或不變)

③如把H2改為甲烷，則電極反應式為：正極：____________________________，負極：________________________________。

II.將鋅片和銀片浸入稀硫酸中組成原電池，兩電極間連接一個電流計。若該電池中兩電極的總質量為60g，工作一段時間后，取出鋅片和銀片洗凈干燥后稱重，總質量為47g，試計算：產生氫氣的體積___________________________________L。（標準狀況）

Answer 1

【答案】 463.6kJ a 增大 O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ CH4－8e－＋10OH－＝CO32－＋7H2O 4.48

【解析】（1）根據ΔH＝反應物的化學鍵斷裂吸收的能量－生成物的化學鍵形成釋放的能量計算；

（2）I.根據原電池的工作原理分析解答；

II.鋅作負極，失去電子，銀作正極，溶液中的氫離子在正極放電，據此解答。

（1）1g氫氣完全燃燒放出熱量121.6kJ，則2mol氫氣即4g氫氣完全燃燒放出熱量為4×121.6kJ＝486.4kJ；其中斷裂1molH-H鍵吸收436kJ，斷裂1molO=O鍵吸收496kJ，因此有2×436+496－2×2×x＝－486.4，解得x＝463.6，即形成1molH-O鍵放出熱量為463.6kJ；

（2）I.根據電子的流向可知a電極是負極，b電極是正極。則

①原電池中陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，則溶液中OH-移向a電極。

②b電極是正極，氧氣得到電子轉化為氫氧根，氫氧根濃度增大，則b電極附近pH增大；

③如把氫氣改為甲烷，由于電解質溶液顯堿性，則負極甲烷失去電子轉化為碳酸根，電極反應式為CH4－8e－＋10OH－＝CO32－＋7H2O，正極氧氣得到電子，電極反應式為O2＋2H2O＋4e－＝4OH－。

II.金屬性鋅大于銀，鋅作負極，失去電子，銀作正極，溶液中的氫離子在正極放電。若該電池中兩電極的總質量為60g，工作一段時間后，取出鋅片和銀片洗凈干燥后稱重，總質量為47g，減少的質量就是參加反應的鋅的質量，為13g，物質的量是13g÷65g/mol＝0.2mol，轉移0.4mol電子，根據電子得失守恒可知生成氫氣是0.4mol÷2＝0.2mol，在標準狀況下的體積是0.2mol×22.4L/mol＝4.48L。