Question

“嫦娥一號”的登月成功，實現(xiàn)了中國人“奔月”的夢想．
（1）2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）；△H=-571.6kJ?mol^-1
     C（s）+O₂（g）═CO₂（g）；△H=-393.5kJ?mol^-1
     C₈H₁₈（l）+12.5O₂（g）═8CO₂（g）+9H₂O（l）；△H=-5518kJ?mol^-1
     CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）；△H=-890kJ?mol^-1
相同質(zhì)量的H₂、C、C₈H₁₈、CH₄完全燃燒時，放出熱量最多的是

 

．
（2）氫氣、氧氣不僅燃燒能放出熱量，二者形成的原電池還能提供電能．“嫦娥一號”繞月飛行部分使用的是氫氧燃料電池，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，其電極反應式為：負極

 

；正極

 

；
（3）若用氫氧燃料電池電解100mL由NaCl 和CuSO₄組成的混合溶液，其中[Na⁺]=3[Cu²⁺]=0.3mol?L^-1，用石墨作電極，通電一段時間后，在陰極收集到0.112L H₂（標況）．試計算：
①陰極析出Cu

 

mol．陽極析出氣體為

 

（填化學式）．
②若所得溶液仍然為100mL，則此時溶液的pH值為

 

．

Answer 1

考點：化學電源新型電池,熱化學方程式

專題：化學反應中的能量變化,電化學專題

分析：（1）根據(jù)熱化學方程式的意義以及Q=

m

M

×△H計算；
（2）燃料電池的負極是燃料失電子的氧化反應，正極上是氧氣得電子的還原反應；
（3）用氫氧燃料電池電解NaCl和CuSO₄組成的混合溶液時，陰極上先銅離子放電，后氫離子放電，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等計算氫氧燃料電池外電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)，根據(jù)金屬銅、氫氣以及溶液和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計算．

解答： 解：（1）設(shè)質(zhì)量都為m，相同質(zhì)量的H₂、C、C₈H₁₈、CH₄完全燃燒時，放出熱量分別是

m

2

×285.8kJ、

m

12

×393.5kJ、

m

114

×5518kJ、

m

16

×890.3kJ，最大值應為

m

2

×285.8kJ，故答案為：H₂；
（2）氫氧燃料電池中，H₂在反應中被氧化，應從負極通入，又因為是KOH溶液，不可能生成H⁺，負極反應為2H₂+4OH^-=4H₂O+4e^-，正極反應為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案為：H₂-2e+2OH^-=2H₂O；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
（3）①用氫氧燃料電池電解NaCl和CuSO₄組成的混合溶液時，陰極上先銅離子放電，后氫離子放電，c（Na⁺）=3c（Cu²⁺）=0.3mol?L^-1，即混合溶液中銅離子的濃度是0.1mol/L，100mL混合溶液中n（Cu²⁺）=0.1mol/L×0.1L=0.01mol，在陰極收集到0.112L即0.005molH₂（標況），根據(jù)陰極反應：
 Cu²⁺+2e^-=Cu，2H⁺+2e^-=H₂↑，
0.01 0.02 0.01           0.01 0.01 0.005
該極上轉(zhuǎn)移電子的量是0.03mol，氯離子的物質(zhì)的量是0.03mol，根據(jù)電極反應：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，轉(zhuǎn)移電子是0.03mol，陽極上發(fā)生反應2Cl^--2e^-=Cl₂↑，
①故答案為：0.01；Cl₂；
②電解過程中，消耗氫離子物質(zhì)的量是0.01mol，氯離子的物質(zhì)的量是0.03mol，根據(jù)電極反應：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，轉(zhuǎn)移電子是0.03mol，和陰極上轉(zhuǎn)移電子一樣，整個過程生成氫氧根離子的物質(zhì)的量等于減少的氫離子物質(zhì)的量，即為0.01mol，所以c（OH^-）=

0.01mol

0.1L

=0.1mol/L，pH=13，故答案為：13．

點評：本題是一道熱化學和電化學知識相結(jié)合的考查題，要求學生熟悉電解池的工作原理，會書寫電極反應式，難度不大．