Question

【題目】I．氫氣是一種清潔能源，其來源可以是：

途徑1．用太陽能分解水生成氫氣 途徑2．用聚焦太陽能反應(yīng)器發(fā)生以下反應(yīng)：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋206 kJ·mol－1

已知：在25℃、101kPa時(shí) 2CO(g)+ O2 (g) ===2CO2(g) ΔH＝－566.0 kJ·mol－1

（1）在25℃、101kPa時(shí)，1克H2完全燃燒生成氣態(tài)水時(shí)放熱120.9kJ熱量。補(bǔ)全該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：2H2（g）+O2（g）===2H2O（g）ΔH =_________

（2）已知拆開與形成1mol化學(xué)鍵需要相同的能量，途徑2中，拆開1mol H－H鍵需能量是ckJ、1molH－O鍵是bkJ、1mol C－H鍵是akJ，則拆開1mol CO(g)化學(xué)鍵需要能量是_______kJ （用含字母的式子表示）

（3）CH4燃燒生成CO2和氣態(tài)H2O的熱化學(xué)方程式為__________

II．用酸性氫氧燃料電池為電源進(jìn)行電解的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。

（4）燃料電池工作時(shí)，正極反應(yīng)為：______________。

（5）U型管中裝CuSO4溶液時(shí)，a、b兩極均是石墨，在相同條件下a極產(chǎn)生的氣體與電池中消耗的H2體積比是：________。

（6）U型管中裝飽和NaCl水溶液時(shí)，電解總反應(yīng)的離子方程式是______________。

（7）用惰性電極電解M（NO3）x的水溶液，當(dāng)陰極上增重m克時(shí)，在陽極上同時(shí)產(chǎn)生nL氧氣（標(biāo)準(zhǔn)狀況），從而可知M的相對原子質(zhì)量是_________。（用含字母的式子表示）

Answer 1

【答案】 -483.6 kJ·mol－1 （4a+2b-3c-206） CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－802.4 kJ·mol－1 O2＋4H＋＋4e－===2H2O， 1:2 2Cl -＋2H2O2OH -＋H2↑＋Cl2↑

【解析】(1) 在25℃、101kPa時(shí)，1克H2完全燃燒生成氣態(tài)水時(shí)放熱120.9kJ熱量，則2mol氫氣為4g，完全燃燒生成氣態(tài)水時(shí)放熱120.9kJ×4=483.6 kJ熱量，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)ΔH =-483.6 kJ·mol－1，故答案為：-483.6 kJ·mol－1；

(2)設(shè)拆開1mol CO(g)化學(xué)鍵需要能量是x kJ，C H4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋206 kJ·mol－1=反應(yīng)物的鍵能之和-生成物的鍵能之和=4a+2b-3c-x，解得x=(4a+2b-3c-206)kJ，故答案為：4a+2b-3c-206；

(3)①CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋206 kJ·mol－1，②2CO(g)+ O2 (g) ===2CO2(g) ΔH＝－566.0 kJ·mol－1 ，③2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)ΔH =-483.6 kJ·mol－1，根據(jù)蓋斯定律，將①+×②+×③得：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝(＋206 kJ·mol－1)+×(－566.0 kJ·mol－1)+×(-483.6 kJ·mol－1)=-802.4 kJ·mol－1，故答案為：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－802.4 kJ·mol－1；

(4)因該燃料電池是在酸性電解質(zhì)中工作，正極上氧氣得電子生成水，所以正極反應(yīng)為：O2+4e-+4H+=2H2O，故答案為：O2+4e-+4H+=2H2O；

(5)U型管中裝CuSO4溶液時(shí)，a、b兩極均是石墨，a極為陽極，溶液中的水失去電子生成氧氣，2H2O－4e-=O2↑+4H+，根據(jù)得失電子守恒，a極產(chǎn)生1mol氧氣轉(zhuǎn)移4mol電子，則電池中消耗的H22mol，因此在相同條件下a極產(chǎn)生的氣體與電池中消耗的H2體積比是1:2，故答案為：1:2；

(6)U型管中裝飽和NaCl水溶液時(shí)，電解飽和NaCl水溶液的總反應(yīng)的離子方程式為2Cl -＋2H2O2OH -＋H2↑＋Cl2↑，故答案為：2Cl -＋2H2O2OH -＋H2↑＋Cl2↑；

(7)設(shè)M的原子量為R，電解時(shí)，電池反應(yīng)方程式為：

4M(NO3)x+2xH2O4M + xO2↑+4xHNO3

4Rg 22.4xL

mg nL

所以R=，故答案為：。