Question

科學家認為，氫氣是一種高效而無污染的理想能源，近20年來，對以氫氣作為未來的動力燃料氫能源的研究獲得了迅速發(fā)展．
（1）為了有效發(fā)展民用氫能源，首先必須制得廉價的氫氣，下列可供開發(fā)又較經(jīng)濟且資源可持續(xù)利用的制氫氣的方法是

 

．（選填字母）
A．電解水    B．鋅和稀硫酸反應    C．光解海水    D．以石油、天然氣為原料
（2）因氫氣易燃易爆，貯運安全極為重要．已知氫氣的燃燒熱為285.8kJ?mol^-1．寫出其完全燃燒的熱化學方程式：

 

．
（3）氫氧燃料電池能量轉化率高，具有廣闊的發(fā)展前景．現(xiàn)用氫氧燃料電池進行右圖所示實驗：①氫氧燃料電池中，正極的電極反應式為

 

．
②如圖裝置中，某一銅電極的質量減輕 3.2g，則 a 極上消耗的O₂在標準狀況下的體積為

 

L．
（4）有人設想尋求合適的催化劑和電極材料，以N₂、H₂為電極反應物，以HCl-NH₄Cl為電解質溶液制取新型燃料電池．則正極附近的pH

 

．（填“增大”、“減小”或“不變”）

Answer 1

分析：（1）開發(fā)較經(jīng)濟且資源可持續(xù)利用的制氫氣方法要從能源消耗分析；
（2）氫氣的燃燒熱是285.8kJ?mol^-1，則2mol氫氣完全燃燒放出的熱量是571.6 kJ；
（3）堿性氫氧燃料電池中，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應；
串聯(lián)電路中轉移電子數(shù)相等，據(jù)此計算消耗氧氣的體積；
（4）正極上氮氣得電子和氫離子反應生成銨根離子．

解答：解：（1）A．電解水需要大量的電能，不符合廉價的要求，故A錯誤；
B．鋅和稀硫酸反應，消耗大量的鋅和硫酸，不符合廉價的要求，故B錯誤；
C．光解海水，可充分利用光能，廉價而又低碳，符合要求，故C正確；
D．石油、天然氣不是可持續(xù)能源，故D錯誤；
故選C；
（2）氫氣的燃燒熱是285.8kJ?mol^-1，則2mol氫氣完全燃燒放出的熱量是571.6 kJ，所以熱化學反應方程式為2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6 kJ?mol^-1，
故答案為：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6 kJ?mol^-1；
（3）①堿性氫氧燃料電池中，正極上氧氣得電子和水反應生成氫氧根離子，電極反應式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
②陽極上銅失電子生成銅離子進入溶液，則溶解的銅的物質的量=

3.2g

64g/mol

=0.05mol，失去電子的物質的量=0.05mol×2=0.1mol，串聯(lián)電路中，轉移電子相等，所以消耗氧氣的體積=

0.1mol

4

×22.4L/mol=0.56L，故答案為：0.56；
（4）N₂在正極發(fā)生還原反應生成NH₄⁺，電極反應式為N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺，正極上消耗氫離子，導致溶液中氫離子濃度降低，則pH增大，故答案為：增大．

點評：本題考查了原電池和電解池原理、熱化學反應方程式等知識點，明確原電池正負極的判斷方法、電極反應式是解本題關鍵，難度中等．