Question

17．化学在能源开发与利用中起着十分重要的作用．
（1）已知在标准状况下，11.2L氢气在氧气中完全燃烧生成液态水时放出热量142.9kJ．请回答：
①写出表示氢气燃烧热的热化学方程式：H₂（g）+1/2O₂（g）=H₂O（l）△H=-245.8KJ?mol^-1
②若断开1mol氢气中的化学键消耗的能量为Q₁kJ，断开1mol氧气中的化学键消耗的能量为Q₂kJ，形成1mol水中的化学键释放的能量为Q₃kJ，则下列关系正确的是B
A．Q₁+Q₂＜Q₃   B．2Q₁+Q₂＜2Q₃C．2Q₁+Q₂＞2Q₃  D．Q₁+Q₂＞Q₃
③能源分一级能源和二级能源，氢气属于二级能源．下列叙述正确的是AC
A．电能是二级能源        B．水力是二级能源       C．天然气是一级能源
（2）甲醇是重要的基础化工原料，又是一种新型的燃料，制取甲醇的传统方法是采用CuO～ZnO/r～Al₂O₃为催化剂，合成反应为：CO+2H₂→CH₃OH．生产中一些工艺参数如图所示．该反应为放热（填“吸热”或“放热”）反应．
（3）最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一个电极加入甲醇，电池的电解质是掺杂了Y₂O₃的ZrO₂晶体，它在高温下能传导O^2-离子．该电池的正极反应式为O₂+4e^-=2O^2-．电池工作时，固体电解质里的O^2-向负极移动．

Answer 1

分析 （1）①根据热化学方程式的书写方法；
②学反应中旧键断裂需要吸收能量，新键形成需要放出能量，化学反应中的反应热△H=反应物总键能-生成物总键能，H-H键的键能为436kJ/mol，O═O键的键能为498kJ/mol，注意氢气在氧气中燃烧，反应热△H＜0，每摩尔H₂O中含有2molH-O键，据此计算；
③A．电能是二级能源； B．水力是一级能源； C．天然气是一级能源；
（2）根据温度对化学平衡的影响；
（3）根据原电池原理，正极O₂得到电子生成负极O^2-；电池中阴离子向负极移动．

解答 解：（1）①11.2L氢气的物质的量为0.5mol，其完全燃烧生成H₂O（l），可放出142.9kJ的热量，则1mol甲烷其完全燃烧放出热量245.8KJ，则氢气燃烧的热化学方程式为H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-245.8KJ?mol^-1，故答案为：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-245.8KJ?mol^-1；
②破坏1molH-H消耗的能量为Q₁kJ，则H-H键能为Q₁kJ/mol，破坏1molO═O键消耗的能量为Q₂kJ，则O═O键键能为Q₂kJ/mol，
形成1mol水中的化学键释放的能量为Q₃kJ，每摩尔H₂O中含有2molH-O键，1molH-O键释放的能量为$\frac{1}{2}$Q₃kJ，则H-O键能为$\frac{1}{2}$Q₃kJ/mol，
对于反应2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）反应热△H=反应物的总键能-生成物的总键能，
故：反应热△H=2Q₁kJ/mol+Q₂kJ/mol-4×$\frac{1}{2}$Q₃kJ/mol=（2Q₁+Q₂-2Q₃）KJ/mol，
由于氢气在氧气中燃烧，反应热△H＜0，即（2Q₁+Q₂-2Q₃）＜0，所以2Q₁+Q₂＜2Q₃，故选B；
③A．电能是二级能源； B．水力是一级能源； C．天然气是一级能源，故选：AC；
（2）由图可知：论在何种压强下，都是温度越高，CO的转化率越小，说明正反应放热，
故答案为：放热；
（3）根据原电池原理，正极O₂得到电子生成负极O^2-：O₂+4e^-=2O^2-，电池中阴离子向负极移动，故答案为：O₂+4e^-=2O^2-；负．

点评 本题考查热化学方程式的书写，电极方程式的书写等，要能根据题目所给信息解题，善于发掘题目信息．