Question

【題目】氫氣是一種理想的綠色能源。

(1)在101kPa下，1 g氫氣完全燃燒生成液態水放出142.9kJ的熱量，請回答下列問題：

①氫氣的燃燒熱為_________________；②寫出氫氣燃燒熱的熱化學方程式__________________；

(2)氫能的存儲是氫能利用的前提，科學家研究出一種儲氫合金Mg2Ni，己知：

Mg(s)+H2(g)=MgH2(s) △H1=-74.5kJmol-1

Mg2Ni (s)+2H2(g)=Mg2NiH4(s) △H2；

Mg2Ni(s)+2MgH2(s)==2Mg(s)+ Mg2NiH4(s) △H3=+84.6 kJmol-1。

則△H2=______ kJmol-1；

(3)通過氫氣的燃燒反應，可以把氫氣中蘊含的化學能轉化為熱能，如果將該氧化還原反應設計成原電池裝置，就可以把氫氣中蘊含的化學能轉化為電能，下圖就是能夠實現該轉化的裝置（其中電解質溶液為KOH溶液），被稱為氫氧燃料電池。該電池的正極是____ (填a或b)，負極反應式為________。該電池反應后溶液的pH將________(填“增大”“減小”或“不變”)

(4)若將上圖中的氫氧燃料電池用固體金屬氧化物陶瓷作電解質(能夠傳導O2-)，己知正極上發生的電極反應式為：O2+4e-=2O2-則負極上發生的電極反應式為_______；電子從______極(填a或b)流出。該電池工作時，外電路每流過1 mol e-，消耗標況下氧氣_____L。

Answer 1

【答案】 285.8 kJ·mol－1 2H2(g)+ O2(g)= 2H2O(l) ΔH＝-571.6kJ·mol－1 -64.4kJ·mol－1 b H2 －2e-+ 2OH- = 2H2O 減小 2H2＋2O2－－4e－===2H2O a 5.6L

【解析】（1）①在298K、101kPa時，1g即0.5molH2完全燃燒生成液態水，放出142.9kJ熱量，則1 mol H2完全燃燒生成液態水，放出285.8 kJ熱量，氫氣的燃燒熱為285.8 kJ·mol－1；②氫氣燃燒熱的熱化學方程式2H2(g)+ O2(g)= 2H2O(l) ΔH＝-571.6kJ·mol－1；（2）由蓋斯定律②=2×①+③，△H2=△H3+2△H1=+84.6 kJmol-1-74.5kJmol-1×2= -64.4kJ·mol－1；(3)根據原電池電極反應，負極為a極：失電子，發生氧化反應；正極為b極：得電子，反應還原反應，所以氫氧燃料電池，負極上氫氣反應，失電子生成氫離子，反應為H2+2e－+2 OH－=2H2O，反應后溶液的PH將減小；(4)氫氧燃料電池是用固體金屬氧化物陶瓷作電解質，氫氣在負極失去電子發生氧化反應，電極方程式為：2H2+2O2－-4e－═2H2O，電子從負極（a極）流出，外電路每流過1 mol e-，消耗標況下氧氣 =5.6L。