Question

12．（1）由氫氣和氧氣反應(yīng)生成1mol水蒸氣放熱241.8kJ，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8kJ/mol．若1g水蒸氣轉(zhuǎn)化成液態(tài)水放熱2.5kJ，則氫氣的燃燒熱為△H=-286.8kJ/mol．
（2）近年來已經(jīng)研制出甲烷（CH₄）燃料電池，該電池的電解質(zhì)溶液為H₂SO₄溶液，寫出該電池負極的電極反應(yīng)式：CH₄-8e^-+2H₂O=CO₂+8H⁺．該電池總反應(yīng)式：CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O．
（3）用惰性電極電解AgNO₃溶液，寫出該電解反應(yīng)的化學(xué)方程式4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+4HNO₃+O₂↑；若在陽極收集到 0.32g O₂，中和電解生成的酸需0.4mol•L^-1NaOH溶液100 mL．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)熱化學(xué)方程式的書寫原則寫出氫氣燃燒生成氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式，方程中的熱量和化學(xué)計量數(shù)要對應(yīng)；
（2）CH₄燃料電池中，CH₄從負極通入，在反應(yīng)中失電子被氧化，酸性條件下生成二氧化碳和水；
（3）用惰性電極電解AgNO₃溶液，陽極發(fā)生4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，陰極發(fā)生4Ag⁺+4e^-=4Ag，所以電解總方程：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag↓+4HNO₃+O₂↑，根據(jù)產(chǎn)生氧氣的量計算產(chǎn)生硝酸的量，根據(jù)硝酸和氫氧化鈉的量之間的關(guān)系來計算．

解答 解：（1）氫氣和氧氣反應(yīng)生成1mol水蒸氣放熱241.8kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8kJ/mol；1g水蒸氣轉(zhuǎn)化成液態(tài)水放熱2.5kJ，故18g水蒸氣轉(zhuǎn)化成液態(tài)水放出熱量2.5kJ×18=45kJ，故反應(yīng)H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）的反應(yīng)熱△H=-（241.8kJ/mol+45kJ/mol）=-286.8kJ/mol，故氫氣的燃燒熱為286.8kJ/mol；
故答案為：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8kJ/mol；-286.8；
（2）在CH₄燃料電池中，負極上是燃料CH₄發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，在酸性環(huán)境下，電極反應(yīng)為：CH₄-8e^-+2H₂O=CO₂+8H⁺，總反應(yīng)式為CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O，
故答案為：CH₄-8e^-+2H₂O=CO₂+8H⁺；CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O；
（3）用惰性電極電解AgNO₃溶液，陽極發(fā)生4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，陰極發(fā)生4Ag⁺+4e^-=4Ag，所以電解總方程：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag↓+4HNO₃+O₂↑，在陽極上收集到0.32gO₂即0.01mol氧氣（標準狀況下），轉(zhuǎn)移電子是0.04mol，根據(jù)反應(yīng)：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+4HNO₃+O₂↑，生成硝酸是0.04mol，消耗0.04mol氫氧化鈉來將之中和，所以NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為$\frac{0.04mol}{0.4mol•{L}^{-1}}$=0.1L=100ml．故答案為：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+4HNO₃+O₂↑；100．

點評 本題考查了CH₄燃燒熱的熱化學(xué)方程式書寫、原電池原理的應(yīng)用，主要考查了燃料電池的電極方程式的書寫，題目難度不大，注意電解質(zhì)溶液的酸堿性對電極方程式的影響．