Question

已知在25⁰C、1.013×10⁵Pa下，1mol氫氣完全燃燒生成液態水放出285kJ的熱量，請回答下列問題（H₂O相對分子質量為18）：
（1）若2 mol氫氣完全燃燒生成水蒸氣，則放出的熱量 _  __570 kJ（填“＞”、“＜”或“＝”）。
（2）現有25⁰C、1.013×10⁵Pa下的H₂和CH₄的混合氣體0.5mol，完全燃燒生成一定質量的CO₂氣體和10.8gH₂O（l），放出203kJ的熱量，則1molCH₄ 完全燃燒生成CO₂氣體和H₂O（l）的熱化學方程式為                               。
（3）美國阿波羅宇宙飛船上使用了一種新型裝置，其構造如圖所示：A、B兩個電極均由多孔的碳塊組成。

該電池的正極為：______（填A或B）。電極反應式為 ________    ____ 。
（4）若將上述裝置中通入H₂的改成CH₄氣體，也可以組成一個原電池裝置，電池的總反應為：CH₄+2O₂+2KOH = K₂CO₃+3H₂O ，則該電池的負極反應式為：______ _                _ 。

Answer 1

（1）＜；（2）CH₄（g）＋2O₂（g）＝CO₂（g）＋2H₂O（l）；△H＝－890kJ/mol
（3）B ； O₂＋2H₂O＋4e^－=4OH^－（4）CH₄＋10OH^－－8e^－ = CO₃^2-+7H₂O

試題分析：（1）同樣多的同種物質在氣態時含有的能量比固態是高，1mol氫氣完全燃燒生成液態水放出285kJ的熱量，所以若2 mol氫氣完全燃燒生成水蒸氣，則放出的熱量小于570 kJ。（2）n(H₂O)= 10.8g÷18g/mol=0.6mol.假設混合氣體中含有氫氣、甲烷的物質的量分別為x、y,則x+y=0.5；x+2y=0.6.解得x=0.4mol;y=0.1mol。1mol氫氣完全燃燒生成液態水放出285kJ的熱量，則0.4mol氫氣燃燒放出熱量為0.4mol×285kJ/mol=114KJ,那么0.1mol的甲烷完全燃燒放出熱量是203kJ－114KJ=89KJ。所以1molCH₄ 完全燃燒生成CO₂氣體和H₂O（l）的熱化學方程式是CH₄（g）＋2O₂（g）＝CO₂（g）＋2H₂O（l）；△H＝－890kJ/mol；（3）在該燃料電池中通入H₂的電極是負極；通入O₂的電極在正極。即A是負極；B是正極。正極的電極反應式為O₂＋2H₂O＋4e^－=4OH^－；（4）若將上述裝置中通入H₂的改成CH₄氣體，也可以組成一個原電池裝置，電池的總反應為：CH₄+2O₂+2KOH = K₂CO₃+3H₂O ，通入甲烷的電極是負極，由于電解質溶液為堿，因此反應得到的物質是K₂CO₃.則該電池的負極反應式為CH₄＋10OH^－－8e^－ = CO₃^2-+7H₂O。