Question

2．在能源日趨緊張的今天，科學(xué)工作者一直在研究如何提高現(xiàn)有化石能源的利用率，同時尋找開發(fā)清潔可再生能源．常采用的方法有煤的氣化、煤的液化、設(shè)計燃料電池等．
（1）已知：C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-437.3kJ•mol^-1
H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-285.8kJ•mol^-1
CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-283.0kJ•mol^-1
則煤氣化反應(yīng)C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）的焓變△H=：+131.5kJ•mol^-1．
（2）煤通過直接或間接液化可得到甲醇．已知在25℃、101kPa時，16g CH₃OH完全燃燒生成CO₂和液態(tài)水時放出熱量363.26kJ則CH₃OH燃燒的熱化學(xué)方程式為CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.52kJ/mol．
（3）燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可高達85%～90%，如圖為氫氧燃料電池示意圖，請回答：
①氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化的主要形式是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽�在�?dǎo)線中電子流動方向為a流向b（用a、b表示）．
②負(fù)極反應(yīng)式為2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算得到，反應(yīng)焓變與反應(yīng)過程無關(guān)；
（2）在25℃、101kPa下，16g甲醇燃燒生成CO₂和液態(tài)水時放熱363.26kJ，32g甲醇燃燒生成液態(tài)水和二氧化碳氣體放熱363.26kJ×2=726.52kJ，依據(jù)熱化學(xué)方程式的書寫方法和注意問題，標(biāo)注對應(yīng)反應(yīng)的焓變寫出；
（3）①原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，原電池放電時，電子從負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極；
②負(fù)極上燃料失電子發(fā)生還原反應(yīng)．

解答 解：（1）①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₁=-437.3kJ•mol^-1
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H₃=-285.8kJ•mol^-1
③CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-283.0kJ•mol^-1
依據(jù)蓋斯定律①-②-③，得到：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=-437.3-（-285.8）-（-283.0）=+131.5kJ•mol^-1，
故答案為：+131.5kJ•mol^-1；
（2）在25℃、101kPa下，16g甲醇燃燒生成CO₂和液態(tài)水時放熱363.26kJ，32g甲醇燃燒生成液態(tài)水和二氧化碳氣體放熱363.26kJ×32=726.52KJ，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.52kJ/mol；
故答案為：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.52kJ/mol；
（3）①該裝置是把化學(xué)物質(zhì)中的能力轉(zhuǎn)化為電能，所以是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔�；在原電池中，�?fù)極上失電子，正極上得電子，電子的流向是從負(fù)極流向正極，所以是 由a流向b，
故答案為：化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽籥流向；
②堿性環(huán)境中，該反應(yīng)中負(fù)極上氫氣失電子生成氫離子，電極反應(yīng)式為H₂+2OH^--2e^-═2H₂O，
故答案為：2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O．

點評 本題考查熱化學(xué)方程式書寫、蓋斯定律的計算應(yīng)用、原電池原理的應(yīng)用等，側(cè)重于反應(yīng)原理的應(yīng)用的考查，題目難度中等，注意蓋斯定律的含義及應(yīng)用方法．