Question

3．（1）在25℃、101kPa下，1g甲烷完全燃燒后，恢復到原狀態放熱Q kJ，則表示甲烷燃燒熱的熱化學方程式為CH₄ （g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-16QkJ•mol^-1．
（2）肼（N₂H₄）一空氣燃料電池是一種堿性環保電池，該電池放電時，負極的反應式為N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂↑+4H₂O ．
（3）如圖1裝置中甲燒杯盛放100mL 0.2mol/L的NaCl溶液，乙燒杯盛放100mL 0.5mol/L的CuSO₄溶液．反應一段時間后，停止通電．向甲燒杯中滴入幾滴酚酞，觀察到石墨電極附近首先變紅，乙燒杯中石墨電極附近pH值的變化為變小（選填“變大”、“變小”、“不變”）．通電一段時間后（溶液中還有CuSO₄），若要使乙燒杯中電解質溶液恢復到電解前的狀態，可加入AC （填序號）．
A．CuO        B．Cu（OH）₂        C．CuCO₃        D．Cu₂（OH）₂CO₃

（4）圖2是用于筆記本電腦的甲醇（CH₃OH）燃料電池結構示意圖，質子交換膜左右兩側的溶液均為500mL 2mol/LH₂SO₄溶液，當電池中有1mol e^-發生轉移時，左右兩側溶液的質量之差為12g（忽略氣體的溶解，假設反應物完全耗盡）．

Answer 1

分析 （1）燃燒熱是指在25℃、101kPa下，1mol純凈物完全燃燒生成穩定的氧化物放出的熱量，表示燃燒熱的熱化學方程式中可燃物的物質的量必須為1mol，產物必須為穩定氧化物；
（2）原電池中負極失去電子，發生氧化反應；
（3）根據電解原理結合：出什么加什么，出多少加多少的原理來計算回答；
（4）燃料電池的負極上是燃料失電子的氧化反應，正極上是氧氣得電子的還原反應，根據電極反應式結合電子守恒來計算即可．

解答 解：（1）燃燒熱是在一定條件下，1mol可燃物完全燃燒生成穩定的氧化物時所放出的熱量，在25℃、101 kPa下，1 g甲烷完全燃燒后，恢復到原狀態放熱Q kJ，則1mol甲烷即16g甲烷完全燃燒后，恢復到原狀態放熱16Q kJ，因此表示甲烷燃燒熱的熱化學方程式為CH₄ （g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-16QkJ•mol^-1．
故答案為：CH₄ （g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-16QkJ•mol^-1；
（2）原電池中負極失去電子，發生氧化反應，肼（N₂H₄）一空氣燃料電池是一種堿性環保電池，該電池放電時，負極肼失去電子，電極反應式為N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂↑+4H₂O，故答案為：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂↑+4H₂O；
（3）反應一段時間后，停止通電，向甲燒杯中滴入幾滴酚酞，觀察到石墨電極附近首先變紅，這說明石墨電極附近有氫氧根產生，因此該電極是氫離子放電，即該電極是陰極，則鐵是陽極，M是正極，N是負極，乙燒杯中銅電極是陰極，石墨電極是陽極，溶液中的氫氧根放電，所以乙燒杯中石墨電極附近pH值變小，通電一段時間后（溶液中還有CuSO₄），由于電解產物是銅、氧氣和硫酸，則若要使乙燒杯中電解質溶液恢復到電解前的狀態，可加入氧化銅或碳酸銅，故選：AC；
（4）根據裝置圖可知a通入的是甲醇，該電極是負極，電極反應式為CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂↑+6H⁺，b通入的是氧氣，電極反應式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，所以當電池中有1mol e^-發生轉移時，左側消耗1/6mol水，右側產生0.5mol水，則左右兩側溶液的質量之差為$\frac{1}{6}$mol×18g/mol+0.5mol×18g/mol=12g，
故答案為：12g．

點評 本題考查燃燒熱的熱化學方程式的書寫、電解池和原電池的工作原理以及應用知識，題目難度不大，注意表示燃燒熱的熱化學方程式，可燃物為1mol，生成物為穩定的氧化物．