Question

能源是人类生活和社会发展的基础，研究化学反应中的能量变化，有助于更好地利用化学反应为生产和生活服务．阅读下列有关能源的材料，回答有关问题：
（1）从能量的角度看，断开化学键要吸收能量，形成化学键要放出能量．已知拆开1mol H-H键、1mol I-I、1mol H-I键分别需要吸收的能量为436kJ、151kJ、299kJ．则由氢气和碘单质反应（H₂+I₂=2HI）生成1mol HI需要

 

（填“放出”或“吸收”）

 

kJ的热量．
（2）在生产和生活中经常遇到化学能与电能的相互转化．
在如图甲装置中，负极电极反应式为

 

，
发生的是

 

反应（填“氧化”或“还原”，下同）．
正极电极反应式为

 

；总反应的离子方程式为

 

．
（3）若用氢氧化钾溶液做电解质溶液，用氢气做燃料，空气做氧化剂制成燃料电池，其负极反应式为

 

；正极反应式为

 

．当有标状下2.24L氢气消耗时，另一极消耗氧气的物质的量为

 

．
（4）在如下图所示的原电池中，铝做

 

极，导线上电子由

 

极流向

 

极．

Answer 1

考点：反应热和焓变,原电池和电解池的工作原理,化学电源新型电池

专题：化学反应中的能量变化

分析：（1）旧键断裂要吸收能量，新键生成要释放能量，当旧键断裂吸收的能量大于新键生成释放的能量时，反应为吸热反应，反之则为放热反应；
（2）原电池中活泼金属做负极发生氧化反应，正极得电子发生还有反应；
（3）先判断氧化剂、还原剂，然后根据原电池原理判断正负极上反应的物质，结合电解质溶液写出电极反应式，依据电子守恒解答；
（4）Al能够与氢氧化钠溶液反应Mg不能，电子由负极通过导线传到正极．

解答： 解：（1）氢气和碘反应生成2molHI是，旧键断裂吸收能量的值为：436kJ+151kJ=587kJ，新键生成释放能量为：299kJ×2=598kJ，旧键断裂吸收的能量小于新键生成释放的能量，反应为放热反应，放出的热量为：598KJ-587kJ=11kJ，生成1molHI吸热5.5kJ，故答案为：放出；5.5；
（2）Zn比Cu活泼，Zn做负极失电子发生氧化反应，电极反应式为：Zn-2e^-=Zn²⁺，氢离子在正极Cu上得电子发生还原反应，电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑，正负极电极反应式相加即为总反应方程式，
故答案为：Zn-2e^-=Zn²⁺；氧化；2H⁺+2e^-=H₂↑；Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑；
（3）氢氧燃料电池工作时，氢气失电子是还原剂，发生氧化反应；氧气得电子是氧化剂，发生还原反应．电解质溶液是KOH溶液（碱性电解质），正极是O₂得到电子，即：O₂+4e^-═2O^2-，O^2-在碱性条件下不能单独存在，只能结合H₂O生成OH^-即：2O^2-+2H₂O═4OH^-，因此，正极的电极反应式为：O₂+H₂O+4e^-═4OH^-．
负极发生的反应为：H₂+2e^-═2H⁺，2H⁺+2OH^-═2H₂O，所以：负极的电极反应式为：H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O；当负极消耗2.24L标准状况下的氢气时，负极失电子物质的量为：

2.24L

22.4L/mol

×2=0.2mol，消耗氧气为

0.2mol

4

=0.05mol，故答案为：H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O；O₂+H₂O+4e^-═4OH^-；0.05mol；
（4）Al能够与氢氧化钠溶液反应Mg不能，所以Al做负极，电子由负极通过导线流向正极，故答案为：负；铝；镁．

点评：本题考查了焓变的计算、原电池中电极反应式书写及电子流向、电子守恒的应用，题目难度较大．