Question

13．據(jù)新華社2009年5月9日電，國務院總理溫家寶主持召開國務院常務會議，會上通過了我國2009年將投入大量資金發(fā)展新能源汽車，支持節(jié)能、環(huán)保、安全等關鍵技術開發(fā)，為我國社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展打下良好基礎，為今后改善環(huán)境、提升民眾的生活質量具有極為重要的意義．請回答下列問題：
（1）氫能是理想的清潔能源，也是氫氧燃料電池的必不可少的物質．請回答下列問題．
①下列說法不正確的是C．
A．太陽光催化分解水制氫比電解水制氫更為科學
B．氫氧燃料電池作為汽車動力更能保護環(huán)境
C．以稀H₂SO₄、KOH為介質的氫氧燃料電池負極電極反應相同
D．氫氧燃料電池正極獲得8mol電子，負極需要8g氣體
②利用MnFe₂O₄為催化劑，通過兩步反應使水分解制氫氣，第一步反反應為：MnFe₂O₄$\frac{\underline{\;＞1000K\;}}{\;}$MnFe₂O_4-X+$\frac{X}{2}$
則第二步反應的化學方程式為MnFe₂O_4-X+xH₂0=MnFe₂O₄+xH₂↑（條件不寫）．
③一種新能源汽車，使用了以碳納米管為儲氫介質的燃料電池，電池原理如右圖，該電池的電解質為6mol/LKOH溶液，下列說法不正確的是D．
A．放電過程中整個體系內KOH濃度不變
B．放電時負極附近pH減小
C．放電時電池正極的電極反應為：NiO（OH）+H₂O+e^-=Ni（OH）₂+OH^-
D．放電時，電池反應為2H₂+O₂→2H₂O
（2）熱值指在一定條件下每克物質完全燃燒所放出的熱量（燃燒產物在該條件下是一種較為穩(wěn)定的狀態(tài)），下表是幾種物質在常溫常壓下的熱值數(shù)據(jù)．已知：管道煤氣（47g/m³H₂、625g/m³CO）價格為1.00元/m³，天然氣（714g/m³CH₄）的價格為2.50元/m³．

物質	H2	CO	CH4
熱值/kJ•g-1	143	10	56

①根據(jù)以上熱值數(shù)據(jù)，H₂是最理想的燃料．
②家庭使用管道煤氣和天然氣，天然氣 更經(jīng)濟合算．
③表示CO燃燒熱的熱化學方程式為CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-280kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）①A．太陽光催化分解水制氫比電解水制氫更節(jié)約能源；
B．氫氧燃料電池的產物是水，無污染；
C．氫氧燃料電池負極是氫氣失電子的氧化反應，電解質環(huán)境不同，電極反應式不同；
D．根據(jù)氫氧燃料電池正極和負極反應來計算；
②第二步MnFe₂O_4-X和水反應生成MnFe₂O₄和氫氣；
③A、根據(jù)電池反應產物確定電解質溶液；濃度的變化；
B．放電時，負極上氫氣失電子發(fā)生氧化反應，根據(jù)電極反應確定pH的變化；
C．放電時，正極上NiO（OH）得電子發(fā)生還原反應；
D、燃料電池在放電時的電極反應極為燃料燃燒的反應．
（2）①最理想的燃料應是熱值最大且無污染的燃料；
②計算相同價格時產生的熱量，進而比較哪種氣體在經(jīng)濟上更合算；
③根據(jù)CO的熱值計算1molCO的燃燒熱，進而書寫熱化學方程式．

解答 解：（1）①A．太陽光催化分解水制氫比電解水制氫更節(jié)約能源，更為科學，故A正確；
B．氫氧燃料電池的產物是水，無污染，用來作為汽車動力更能保護環(huán)境，故B正確；
C．氫氧燃料電池負極是氫氣失電子的氧化反應，酸性環(huán)境下，產物是氫離子，堿性環(huán)境下，產物是水，電解質環(huán)境不同，電極反應式不同，故C錯誤；
D．氫氧燃料電池負極是氫氣得電子的還原反應，正極是氧氣得電子的還原反應，正極獲得8mol電子，消耗氧氣的物質的量是2mol，負極需要4mol氫氣即8g氣體，故D正確，故選C；
②第二步MnFe₂O_4-X和水反應生成MnFe₂O₄和氫氣，反應方程式為MnFe₂O_4-X+xH₂0=MnFe₂O₄+xH₂↑．
故答案為：MnFe₂O_4-X+xH₂0=MnFe₂O₄+xH₂↑；
③A．放電時，該電池為原電池，燃料電池電極反應極為燃料燃燒的反應，即2NiO（OH）+H₂=2Ni（OH）₂，電解質濃度不變化，故A正確；
B．放電時，負極上氫氣失電子發(fā)生氧化反應，電極反應式為H₂+2OH^--2e^-═2H₂O，該極區(qū)域pH減小，故B正確；
C．放電時，正極上NiO（OH）得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為NiO（OH）+H₂O+e^-═Ni（OH）₂+OH^-，故C正確；
D．放電時，燃料電池電極反應極為燃料燃燒的反應，即2NiO（OH）+H₂=2Ni（OH）₂，故D錯誤；
故選：D；
（2）①由表中數(shù)據(jù)可看出H₂的熱值最大，且H₂為綠色能源，無污染，是最理想的燃料，故答案為：H₂；
②設花費相同的價格的燃料，都為2.5元，
則花費2.5元管道煤氣放出的熱量為：$\frac{1250L}{22.4L/mol}×\frac{2g/mol}{1g}$
+$\frac{1250L}{22.4L/mol}×\frac{28g/mol}{1g}$=31584.8KJ；
花費2.5元天然氣放出的熱量為：$\frac{\frac{1000L}{22.4L/mol}×16g/mol}{1g}$=40000kJ，
則消費相同價格的燃料時天然氣放出的熱量多，更合算，
故答案為：天然氣；
③一氧化碳的熱值是10kJ•g^-1，1molCO的燃燒熱為280kJ/mol，表示CO燃燒熱的熱化學方程式為CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-280kJ/mol，故答案為：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-280kJ/mol．

點評 本題考查學生原電池的工作原理以及反應熱的計算和熱化學方程式的書寫等知識，注意平時知識的積累是解題的關鍵，難度不大．