Question

“嫦娥一号”的登月成功，实现了中国人“奔月”的梦想．
（1）2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）；△H=-571.6kJ?mol^-1
     C（s）+O₂（g）═CO₂（g）；△H=-393.5kJ?mol^-1
     C₈H₁₈（l）+12.5O₂（g）═8CO₂（g）+9H₂O（l）；△H=-5518kJ?mol^-1
     CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）；△H=-890kJ?mol^-1
相同质量的H₂、C、C₈H₁₈、CH₄完全燃烧时，放出热量最多的是

 

．
（2）氢气、氧气不仅燃烧能放出热量，二者形成的原电池还能提供电能．“嫦娥一号”绕月飞行部分使用的是氢氧燃料电池，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应式为：负极

 

；正极

 

；
（3）若用氢氧燃料电池电解100mL由NaCl 和CuSO₄组成的混合溶液，其中[Na⁺]=3[Cu²⁺]=0.3mol?L^-1，用石墨作电极，通电一段时间后，在阴极收集到0.112L H₂（标况）．试计算：
①阴极析出Cu

 

mol．阳极析出气体为

 

（填化学式）．
②若所得溶液仍然为100mL，则此时溶液的pH值为

 

．

Answer 1

考点：化学电源新型电池,热化学方程式

专题：化学反应中的能量变化,电化学专题

分析：（1）根据热化学方程式的意义以及Q=

m

M

×△H计算；
（2）燃料电池的负极是燃料失电子的氧化反应，正极上是氧气得电子的还原反应；
（3）用氢氧燃料电池电解NaCl和CuSO₄组成的混合溶液时，阴极上先铜离子放电，后氢离子放电，根据转移电子数相等计算氢氧燃料电池外电路中转移电子数，根据金属铜、氢气以及溶液和转移电子之间的关系式计算．

解答： 解：（1）设质量都为m，相同质量的H₂、C、C₈H₁₈、CH₄完全燃烧时，放出热量分别是

m

2

×285.8kJ、

m

12

×393.5kJ、

m

114

×5518kJ、

m

16

×890.3kJ，最大值应为

m

2

×285.8kJ，故答案为：H₂；
（2）氢氧燃料电池中，H₂在反应中被氧化，应从负极通入，又因为是KOH溶液，不可能生成H⁺，负极反应为2H₂+4OH^-=4H₂O+4e^-，正极反应为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案为：H₂-2e+2OH^-=2H₂O；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
（3）①用氢氧燃料电池电解NaCl和CuSO₄组成的混合溶液时，阴极上先铜离子放电，后氢离子放电，c（Na⁺）=3c（Cu²⁺）=0.3mol?L^-1，即混合溶液中铜离子的浓度是0.1mol/L，100mL混合溶液中n（Cu²⁺）=0.1mol/L×0.1L=0.01mol，在阴极收集到0.112L即0.005molH₂（标况），根据阴极反应：
 Cu²⁺+2e^-=Cu，2H⁺+2e^-=H₂↑，
0.01 0.02 0.01           0.01 0.01 0.005
该极上转移电子的量是0.03mol，氯离子的物质的量是0.03mol，根据电极反应：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，转移电子是0.03mol，阳极上发生反应2Cl^--2e^-=Cl₂↑，
①故答案为：0.01；Cl₂；
②电解过程中，消耗氢离子物质的量是0.01mol，氯离子的物质的量是0.03mol，根据电极反应：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，转移电子是0.03mol，和阴极上转移电子一样，整个过程生成氢氧根离子的物质的量等于减少的氢离子物质的量，即为0.01mol，所以c（OH^-）=

0.01mol

0.1L

=0.1mol/L，pH=13，故答案为：13．

点评：本题是一道热化学和电化学知识相结合的考查题，要求学生熟悉电解池的工作原理，会书写电极反应式，难度不大．