Question

17．化學在能源開發與利用中起著十分重要的作用．
（1）已知在標準狀況下，11.2L氫氣在氧氣中完全燃燒生成液態水時放出熱量142.9kJ．請回答：
①寫出表示氫氣燃燒熱的熱化學方程式：H₂（g）+1/2O₂（g）=H₂O（l）△H=-245.8KJ?mol^-1
②若斷開1mol氫氣中的化學鍵消耗的能量為Q₁kJ，斷開1mol氧氣中的化學鍵消耗的能量為Q₂kJ，形成1mol水中的化學鍵釋放的能量為Q₃kJ，則下列關系正確的是B
A．Q₁+Q₂＜Q₃   B．2Q₁+Q₂＜2Q₃C．2Q₁+Q₂＞2Q₃  D．Q₁+Q₂＞Q₃
③能源分一級能源和二級能源，氫氣屬于二級能源．下列敘述正確的是AC
A．電能是二級能源        B．水力是二級能源       C．天然氣是一級能源
（2）甲醇是重要的基礎化工原料，又是一種新型的燃料，制取甲醇的傳統方法是采用CuO～ZnO/r～Al₂O₃為催化劑，合成反應為：CO+2H₂→CH₃OH．生產中一些工藝參數如圖所示．該反應為放熱（填“吸熱”或“放熱”）反應．
（3）最近有人制造了一種燃料電池，一個電極通入空氣，另一個電極加入甲醇，電池的電解質是摻雜了Y₂O₃的ZrO₂晶體，它在高溫下能傳導O^2-離子．該電池的正極反應式為O₂+4e^-=2O^2-．電池工作時，固體電解質里的O^2-向負極移動．

Answer 1

分析 （1）①根據熱化學方程式的書寫方法；
②學反應中舊鍵斷裂需要吸收能量，新鍵形成需要放出能量，化學反應中的反應熱△H=反應物總鍵能-生成物總鍵能，H-H鍵的鍵能為436kJ/mol，O═O鍵的鍵能為498kJ/mol，注意氫氣在氧氣中燃燒，反應熱△H＜0，每摩爾H₂O中含有2molH-O鍵，據此計算；
③A．電能是二級能源； B．水力是一級能源； C．天然氣是一級能源；
（2）根據溫度對化學平衡的影響；
（3）根據原電池原理，正極O₂得到電子生成負極O^2-；電池中陰離子向負極移動．

解答 解：（1）①11.2L氫氣的物質的量為0.5mol，其完全燃燒生成H₂O（l），可放出142.9kJ的熱量，則1mol甲烷其完全燃燒放出熱量245.8KJ，則氫氣燃燒的熱化學方程式為H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-245.8KJ?mol^-1，故答案為：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-245.8KJ?mol^-1；
②破壞1molH-H消耗的能量為Q₁kJ，則H-H鍵能為Q₁kJ/mol，破壞1molO═O鍵消耗的能量為Q₂kJ，則O═O鍵鍵能為Q₂kJ/mol，
形成1mol水中的化學鍵釋放的能量為Q₃kJ，每摩爾H₂O中含有2molH-O鍵，1molH-O鍵釋放的能量為$\frac{1}{2}$Q₃kJ，則H-O鍵能為$\frac{1}{2}$Q₃kJ/mol，
對于反應2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）反應熱△H=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能，
故：反應熱△H=2Q₁kJ/mol+Q₂kJ/mol-4×$\frac{1}{2}$Q₃kJ/mol=（2Q₁+Q₂-2Q₃）KJ/mol，
由于氫氣在氧氣中燃燒，反應熱△H＜0，即（2Q₁+Q₂-2Q₃）＜0，所以2Q₁+Q₂＜2Q₃，故選B；
③A．電能是二級能源； B．水力是一級能源； C．天然氣是一級能源，故選：AC；
（2）由圖可知：論在何種壓強下，都是溫度越高，CO的轉化率越小，說明正反應放熱，
故答案為：放熱；
（3）根據原電池原理，正極O₂得到電子生成負極O^2-：O₂+4e^-=2O^2-，電池中陰離子向負極移動，故答案為：O₂+4e^-=2O^2-；負．

點評 本題考查熱化學方程式的書寫，電極方程式的書寫等，要能根據題目所給信息解題，善于發掘題目信息．