Question

10．科學家認為氫氣是一種高效且無污染的理想能源，近20年來，以氫氣為未來的動力燃料的研究獲得了迅速發(fā)展．
（1）氫氣是一種理想的“綠色能源”，如圖1為氫能產生于利用的途徑．
圖1中4個過程中能量轉化形式有D．
A.2種   B.3種   C.4種   D.4種以上
氫氧燃料電池若用NaOH溶液做電解質溶液，負極反應式為H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O，若電解質溶液采用稀硫酸，則正極反應式為O₂+4e^-+4H⁺═2H₂O．
（2）已知：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g），反應過程中能量變化如圖所示，則圖中a、b、c均表示熱量，單位：千焦，則a、b、c代表的意義：
a：1molH₂分裂為H、0.5molO₂分裂為O時吸收的熱量：
b：由2molH和1molO形成1molH₂O（g）所放出的能量．
該反應的△H=a-bkJ•mol^-1（用含a、b的代數式表示）．
（3）電解水可獲得氫氣，但過程要消耗大量電能，而使用微生物作催化劑在陽光下即可分解：
2H₂O（l）$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂（g）+O₂（g）△H₁
2H₂O（l）$\frac{\underline{\;光照\;}}{催化}$2H₂（g）+O₂（g）△H₂
以上反應的△H₁=△H₂�。ㄟx填“＞“、“＜”或“=”）．
（4）已知：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H=-285.8kJ•mol^-1
H₂（g）═H₂（l）△H=-0.92kJ•mol^-1     O₂（g）═O₂（l）△H=-6.84kJ•mol^-1  
H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44.0kJ•mol^-1    
請寫出液氫和液氧生成水的熱化學方程式：H₂（l）+$\frac{1}{2}$O₂（l）=H₂O（g）△H=-237.46kJ/mol．
（5）美國斯坦福大學研究人員最近發(fā)明一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量的差別進行發(fā)電．研究表明，電池的正極用二氧化錳納米棒作材料可提高發(fā)電效率，這是利用納米材料具有較強吸附能力特性，能與鈉離子充分接觸．
（6）海水中的“水”電池總反應可表示為5MnO₂+2Ag+2NaCl═Na₂Mn₅O₁₀+2AgCl，該電池負極反應式為Ag+Cl^--e^-=AgCl．

Answer 1

分析 （1）根據如圖1中4個過程中能量轉化形式分析；氫氧燃料堿性電池中，負極上氫氣失電子和氫氧根離子反應生成水，氫氧燃料酸性電池中，正極上氧氣得電子和氫離子反應生成水，據此書寫電極反應式；
（2）圖象分析可知，化學反應的熱效應實質是斷裂化學鍵吸收的熱量減去形成化學鍵放出的熱量，所以b表示的是由2molH和1molO形成1molH₂O（g）所放出的能量；c表示的是反應的焓變即反應熱；
（3）根據焓變只與反應物和生成物的狀態(tài)及其系數有關來分析；
（4）由圖象可知H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=683.8-925.6=-241.8kJ•mol^-1，結合H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ•mol^-1利用蓋斯定律進行計算；
（5）納米材料具有較強的吸附性能，能加大吸附面積；
（6）原電池的負極上金屬銀失去電子發(fā)生的是氧化反應．

解答 解：（1）由如圖1中4個過程，則能量轉化形式有太陽能轉化成電能，電能與化學能之間的轉化，化學能轉化成熱能，光能等，所以4個過程中能量轉化形式有4種以上；氫氧燃料堿性電池中，負極上氫氣失電子和氫氧根離子反應生成水，反應式為H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O；氫氧燃料酸性電池中，正極上氧氣得電子和氫離子反應生成水，正極反應式為O₂+4e^-+4H⁺═2H₂O，
故答案為：D；H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O；O₂+4e^-+4H⁺═2H₂O；
（2）圖象分析可知，化學反應的熱效應實質是斷裂化學鍵吸收的熱量減去形成化學鍵放出的熱量，b表示的是由2mol H和1mol O形成1mol H₂O（g）所放出的能量，△H=（a-b）8kJ•mol^-1，
故答案為：由2molH和1molO形成1molH₂O（g）所放出的能量；a-b；
（3）因為焓變只與反應物和生成物的狀態(tài)及其系數有關，所以2H₂O（1）$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂（g）+O₂（g）△H₁ 2H₂O（1）$\frac{\underline{\;\;\;光照\;\;\;}}{催化劑}$2H₂（g）+O₂（g）△H₂，反應物生成物完全相同，所以△H₁=△H₂，
故答案為：=；
（4）已知：①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H=-285.8kJ•mol^-1
②H₂（g）═H₂（l）△H=-0.92kJ•mol^-1
③O₂（g）═O₂（l）△H=-6.84kJ•mol^-1
④H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44.0kJ•mol^-1
據蓋斯定律，①-②-③$\frac{1}{2}$+④得：H₂（l）+$\frac{1}{2}$O₂（l）=H₂O（g）△H=-237.46kJ/mol，
故答案為：H₂（l）+$\frac{1}{2}$O₂（l）=H₂O（g）△H=-237.46kJ/mol；
（5）納米材料具有較強的吸附性能，能加大吸附面積，該電池用二氧化錳納米棒為正極材料可提高發(fā)電效率，
故答案為：較強吸附能力；
（6）根據電池的總反應：5MnO₂+2Ag+2NaCl=Na₂Mn₅O₁₀+2AgCl，失電子的是金屬銀，而原電池的負極上發(fā)生的是失電子的氧化反應，所以負極反應是Ag+Cl^--e^-=AgCl，
故答案為：Ag+Cl^--e^-=AgCl．

點評 本題考查了化學能與熱能、原電池及其電解池原理等知識點，根據蓋斯定律得、原電池和電解原理等知識點來分析解答，難度中等，側重于考查學生對基礎知識的綜合應用能力．