Question

能源是人類生活和社會發展的基礎，研究化學反應中的能量變化，有助于更好地利用化學反應為生產和生活服務．閱讀下列有關能源的材料，回答有關問題：
（1）從能量的角度看，斷開化學鍵要吸收能量，形成化學鍵要放出能量．已知拆開1mol H-H鍵、1mol I-I、1mol H-I鍵分別需要吸收的能量為436kJ、151kJ、299kJ．則由氫氣和碘單質反應（H₂+I₂=2HI）生成1mol HI需要

 

（填“放出”或“吸收”）

 

kJ的熱量．
（2）在生產和生活中經常遇到化學能與電能的相互轉化．
在如圖甲裝置中，負極電極反應式為

 

，
發生的是

 

反應（填“氧化”或“還原”，下同）．
正極電極反應式為

 

；總反應的離子方程式為

 

．
（3）若用氫氧化鉀溶液做電解質溶液，用氫氣做燃料，空氣做氧化劑制成燃料電池，其負極反應式為

 

；正極反應式為

 

．當有標狀下2.24L氫氣消耗時，另一極消耗氧氣的物質的量為

 

．
（4）在如下圖所示的原電池中，鋁做

 

極，導線上電子由

 

極流向

 

極．

Answer 1

考點：反應熱和焓變,原電池和電解池的工作原理,化學電源新型電池

專題：化學反應中的能量變化

分析：（1）舊鍵斷裂要吸收能量，新鍵生成要釋放能量，當舊鍵斷裂吸收的能量大于新鍵生成釋放的能量時，反應為吸熱反應，反之則為放熱反應；
（2）原電池中活潑金屬做負極發生氧化反應，正極得電子發生還有反應；
（3）先判斷氧化劑、還原劑，然后根據原電池原理判斷正負極上反應的物質，結合電解質溶液寫出電極反應式，依據電子守恒解答；
（4）Al能夠與氫氧化鈉溶液反應Mg不能，電子由負極通過導線傳到正極．

解答： 解：（1）氫氣和碘反應生成2molHI是，舊鍵斷裂吸收能量的值為：436kJ+151kJ=587kJ，新鍵生成釋放能量為：299kJ×2=598kJ，舊鍵斷裂吸收的能量小于新鍵生成釋放的能量，反應為放熱反應，放出的熱量為：598KJ-587kJ=11kJ，生成1molHI吸熱5.5kJ，故答案為：放出；5.5；
（2）Zn比Cu活潑，Zn做負極失電子發生氧化反應，電極反應式為：Zn-2e^-=Zn²⁺，氫離子在正極Cu上得電子發生還原反應，電極反應式為2H⁺+2e^-=H₂↑，正負極電極反應式相加即為總反應方程式，
故答案為：Zn-2e^-=Zn²⁺；氧化；2H⁺+2e^-=H₂↑；Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑；
（3）氫氧燃料電池工作時，氫氣失電子是還原劑，發生氧化反應；氧氣得電子是氧化劑，發生還原反應．電解質溶液是KOH溶液（堿性電解質），正極是O₂得到電子，即：O₂+4e^-═2O^2-，O^2-在堿性條件下不能單獨存在，只能結合H₂O生成OH^-即：2O^2-+2H₂O═4OH^-，因此，正極的電極反應式為：O₂+H₂O+4e^-═4OH^-．
負極發生的反應為：H₂+2e^-═2H⁺，2H⁺+2OH^-═2H₂O，所以：負極的電極反應式為：H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O；當負極消耗2.24L標準狀況下的氫氣時，負極失電子物質的量為：

2.24L

22.4L/mol

×2=0.2mol，消耗氧氣為

0.2mol

4

=0.05mol，故答案為：H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O；O₂+H₂O+4e^-═4OH^-；0.05mol；
（4）Al能夠與氫氧化鈉溶液反應Mg不能，所以Al做負極，電子由負極通過導線流向正極，故答案為：負；鋁；鎂．

點評：本題考查了焓變的計算、原電池中電極反應式書寫及電子流向、電子守恒的應用，題目難度較大．