Question

17．（1）在25℃、101kPa下，1g甲烷完全燃燒后，恢復(fù)到原狀態(tài)放熱Q kJ，則表示甲烷燃燒熱的熱化學(xué)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(huán)保電池，該電池放電時(shí)，負(fù)極的反應(yīng)式為N₂H₄-4e^-+4OH^-=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(yīng)一段時(shí)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�。ㄟx填“變大”、“變小”、“不變”）．通電一段時(shí)間后（溶液中還有CuSO₄），若要使乙燒杯中電解質(zhì)溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，可加入AC（填序號(hào)）．
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(jié)構(gòu)示意圖，質(zhì)子交換膜左右兩側(cè)的溶液均為500mL 2mol/LH₂SO₄溶液，當(dāng)電池中有1mol e^-發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)，左右兩側(cè)溶液的質(zhì)量之差為12g（忽略氣體的溶解，假設(shè)反應(yīng)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(wěn)定的氧化物放出的熱量，表示燃燒熱的熱化學(xué)方程式中可燃物的物質(zhì)的量必須為1mol，產(chǎn)物必須為穩(wěn)定氧化物；
（2）燃料電池中，燃料在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，N₂H₄失電子生成N₂，據(jù)此分析書(shū)寫(xiě)；
（3）根據(jù)通電一段時(shí)間后，向甲燒杯中滴入幾滴酚酞，觀察到石墨電極附近首先變紅可知，甲中的石墨極為陰極，則乙中的石墨極為陽(yáng)極，OH^-放電，據(jù)此分析pH的變化；本著出來(lái)什么就加入什么的原則來(lái)分析需要加入的物質(zhì)；
（4）負(fù)極反應(yīng)式為CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，正極反應(yīng)式為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，按照電極反應(yīng)式計(jì)算．

解答 解：（1）在25℃、101kPa下，1g甲烷燃燒生成CO₂和液態(tài)水時(shí)放熱QkJ，則16g甲烷完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放出的熱量為16×QKJ=16QKJ，
則甲烷燃燒熱的熱化學(xué)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）肼--空氣燃料電池是一種堿性電池，該電池放電時(shí)，負(fù)極是肼燃燒生成氮?dú)夂退�，�?fù)極的電極反應(yīng)式為：N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O，
故答案為：N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O；
（3）根據(jù)通電一段時(shí)間后，向甲燒杯中滴入幾滴酚酞，觀察到石墨電極附近首先變紅可知，甲中的石墨極產(chǎn)生了大量的OH^-，即為陰極，則乙中的石墨極為陽(yáng)極，來(lái)自于水的OH^-放電：2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑，產(chǎn)生了H⁺，故溶液的pH變��；乙池中的電解方程式為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Cu+O₂↑+2H₂SO₄，故從電解槽中出來(lái)的有銅和氧氣，故可以加入CuO，也可以加入CuCO₃：CuCO₃+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O+CO₂↑，但不能加入Cu（OH）₂或Cu₂（OH）₂CO₃，因?yàn)楹�有H元素，會(huì)轉(zhuǎn)化為水，使電解質(zhì)溶液的濃度降低，不能恢復(fù)至原濃度，故選AC，故答案為：變��；AC；
（4）負(fù)極反應(yīng)式為CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，當(dāng)轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí)，左側(cè)質(zhì)量減輕$\frac{1}{6}$×12g=2g，還要有1molH⁺通過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入右側(cè)，質(zhì)量減少1g，正極反應(yīng)式為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，右側(cè)質(zhì)量增加32g×$\frac{1}{4}$=8g，加上轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的1gH⁺，因此左右兩側(cè)溶液的質(zhì)量之差為8g+1g+2g+1g=12g，
故答案為：12g．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)以及電化學(xué)知識(shí)，綜合考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力，把握電極方程式的書(shū)寫(xiě)，注意質(zhì)子交換膜的性質(zhì)，難度中等．