Question

“嫦娥一號(hào)”的登月成功，實(shí)現(xiàn)了中國人“奔月”的夢(mèng)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
相同質(zhì)量的H₂、C、C₈H₁₈、CH₄完全燃燒時(shí)，放出熱量最多的是

 

．
（2）氫氣、氧氣不僅燃燒能放出熱量，二者形成的原電池還能提供電能．“嫦娥一號(hào)”繞月飛行部分使用的是氫氧燃料電池，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，其電極反應(yīng)式為：負(fù)極

 

；正極

 

；
（3）若用氫氧燃料電池電解100mL由NaCl 和CuSO₄組成的混合溶液，其中[Na⁺]=3[Cu²⁺]=0.3mol?L^-1，用石墨作電極，通電一段時(shí)間后，在陰極收集到0.112L H₂（標(biāo)況）．試計(jì)算：
①陰極析出Cu

 

mol．陽極析出氣體為

 

（填化學(xué)式）．
②若所得溶液仍然為100mL，則此時(shí)溶液的pH值為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)電源新型電池,熱化學(xué)方程式

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,電化學(xué)專題

分析：（1）根據(jù)熱化學(xué)方程式的意義以及Q=

m

M

×△H計(jì)算；
（2）燃料電池的負(fù)極是燃料失電子的氧化反應(yīng)，正極上是氧氣得電子的還原反應(yīng)；
（3）用氫氧燃料電池電解NaCl和CuSO₄組成的混合溶液時(shí)，陰極上先銅離子放電，后氫離子放電，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等計(jì)算氫氧燃料電池外電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)，根據(jù)金屬銅、氫氣以及溶液和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計(jì)算．

解答： 解：（1）設(shè)質(zhì)量都為m，相同質(zhì)量的H₂、C、C₈H₁₈、CH₄完全燃燒時(shí)，放出熱量分別是

m

2

×285.8kJ、

m

12

×393.5kJ、

m

114

×5518kJ、

m

16

×890.3kJ，最大值應(yīng)為

m

2

×285.8kJ，故答案為：H₂；
（2）氫氧燃料電池中，H₂在反應(yīng)中被氧化，應(yīng)從負(fù)極通入，又因?yàn)槭荎OH溶液，不可能生成H⁺，負(fù)極反應(yīng)為2H₂+4OH^-=4H₂O+4e^-，正極反應(yīng)為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案為：H₂-2e+2OH^-=2H₂O；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
（3）①用氫氧燃料電池電解NaCl和CuSO₄組成的混合溶液時(shí)，陰極上先銅離子放電，后氫離子放電，c（Na⁺）=3c（Cu²⁺）=0.3mol?L^-1，即混合溶液中銅離子的濃度是0.1mol/L，100mL混合溶液中n（Cu²⁺）=0.1mol/L×0.1L=0.01mol，在陰極收集到0.112L即0.005molH₂（標(biāo)況），根據(jù)陰極反應(yīng)：
 Cu²⁺+2e^-=Cu，2H⁺+2e^-=H₂↑，
0.01 0.02 0.01           0.01 0.01 0.005
該極上轉(zhuǎn)移電子的量是0.03mol，氯離子的物質(zhì)的量是0.03mol，根據(jù)電極反應(yīng)：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，轉(zhuǎn)移電子是0.03mol，陽極上發(fā)生反應(yīng)2Cl^--2e^-=Cl₂↑，
①故答案為：0.01；Cl₂；
②電解過程中，消耗氫離子物質(zhì)的量是0.01mol，氯離子的物質(zhì)的量是0.03mol，根據(jù)電極反應(yīng)：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，轉(zhuǎn)移電子是0.03mol，和陰極上轉(zhuǎn)移電子一樣，整個(gè)過程生成氫氧根離子的物質(zhì)的量等于減少的氫離子物質(zhì)的量，即為0.01mol，所以c（OH^-）=

0.01mol

0.1L

=0.1mol/L，pH=13，故答案為：13．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道熱化學(xué)和電化學(xué)知識(shí)相結(jié)合的考查題，要求學(xué)生熟悉電解池的工作原理，會(huì)書寫電極反應(yīng)式，難度不大．