Question

科學家認為，氫氣是一種高效而無污染的理想能源，近20年來，對以氫氣作為未來的動力燃料氫能源的研究獲得了迅速發展．

（1）為了有效發展民用氫能源，首先必須制得廉價的氫氣，下列可供開發又較經濟且資源可持續利用的制氫氣的方法是

 

．（選填字母）
A．電解水            B．鋅和稀硫酸反應
C．光解海水          D．分解天然氣
（2）用水分解獲得氫氣的能量變化如圖1所示，表示使用催化劑是曲線

 

．該反應為

 

（放熱還是吸熱）反應
（3）1g的氫氣完全燃燒生成液態水釋放出142.9kJ的熱量，寫出其完全燃燒的熱化學方程式：

 

．
（4）氫氧燃料電池能量轉化率高，具有廣闊的發展前景．現用氫氧燃料電池進行圖2所示實驗：圖2裝置中，某一銅電極的質量減輕 6.4g，則a極上消耗的O₂在標準狀況下的體積為

 

L．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理,反應熱和焓變,熱化學方程式

專題：化學反應中的能量變化

分析：（1）開發較經濟且資源可持續利用的制氫氣方法，消耗能源越少越好；
（2）催化劑能降低反應活化能，當反應物總能量大于生成物總能量時，該反應是放熱反應，當反應物總能量小于生成物總能量時，該反應是吸熱反應；
（3）1g氫氣的物質的量為0.5mol，1g氫氣完全燃燒生成液態水釋放出142.9kJ的熱量，則2mol氫氣完全燃燒生成液態水放出熱量=

142.9kJ

0.5mol

×2mol=571.6 kJ，據此書寫其熱化學反應方程式；
（4）銅電極質量減輕6.4g，則轉移電子的物質的量=

6.4g

64g/mol

×2=0.2mol，根據轉移電子守恒計算消耗氧氣體積．

解答： 解：（1）開發較經濟且資源可持續利用的制氫氣方法，消耗能源越少越好，
A．電解水浪費能源，所以該方法不好，故不選；            
B．鋅、稀硫酸價格較高，不經濟，所以該方法不好，故不選；
C．光解海水能源消耗低，經濟，該方法好，故選；          
D．分解天然氣浪費能源，所以該方法不好，故不選；
故選C；
（2）催化劑能降低反應活化能，所以b曲線使用催化劑，根據反應物和生成物總能量相對大小知，該反應是吸熱反應，故答案為：b；吸熱；
（3）1g氫氣的物質的量為0.5mol，1g氫氣完全燃燒生成液態水釋放出142.9kJ的熱量，則2mol氫氣完全燃燒生成液態水放出熱量=

142.9kJ

0.5mol

×2mol=571.6 kJ，該熱化學反應方程式為：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6 kJ?mol^-1 （其它合理答案均可），故答案為：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6 kJ?mol^-1 （其它合理答案均可）；
（4）銅電極質量減輕6.4g，則轉移電子的物質的量=

6.4g

64g/mol

×2=0.2mol，通入氧氣的電極反應式為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，根據轉移電子相等得，
設通入氧氣體積為V，
O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-
22.4L 4mol
V  0.2mol
22.4L：4mol=V：0.2mol
V=

22.4L×0.2mol

4mol

=1.12L，
故答案為：1.12．

點評：本題考查較綜合，涉及原電池和電解池原理、燃燒熱化學反應方程式的書寫、催化劑的作用等知識點，根據轉移電子相等進行電解池、原電池反應的計算，知道催化劑能改變活化能，但不改變反應熱，題目難度不大．