Question

11．近期因“召回門”而鬧得沸沸揚揚的豐田Prius屬于第三代混合動力車，可以用電動機、內燃機或二者結合驅動車輪．汽車上坡或加速時，電動機提供推動力，降低了汽油的消耗；在剎車和下坡時電動機處于充電狀態(tài)．
（1）混合動力車的內燃機以汽油為燃料，汽油（以辛烷C₈H₁₈計）和氧氣充分反應，每生成1mol水蒸氣就放熱569.1kJ．則該反應的熱化學方程式為C₈H₁₈（l）+$\frac{25}{2}$O₂（g）=8CO₂（g）+9H₂O（g）；△H=-5121.9kJ•mol^-1．
（2）混合動力車的電動機目前一般使用的是鎳電池，鎳氫電池采用鎳的化合物為正極，儲氫金屬（以M表示）為負極，堿液（主要為KOH）為電解液．鎳氫電池充放電原理示意如圖，其總反應式是：H₂+2NiOOH$?_{放電}^{充電}$2Ni（OH）₂．根據所給信息判斷，混合動力車下坡或剎車時，甲電極周圍溶液的pH將增大（填“增大”、“不變”或“減小”）；乙電極的電極反應式為Ni（OH）₂+OH^--e^-=NiOOH+H₂O．
（3）若用該鎳氫電池且用惰性電極電解硫酸銅溶液，一段時間后取出電極，向電解后的溶液中加入9.8gCu（OH）₂，充分反應后所得溶液與電解前相同，理論上消耗標準狀況下H₂的體積為4.48L．

Answer 1

分析 （1）根據物質的狀態(tài)及反應中的熱量變化、物質的量與反應熱的關系來書寫熱化學方程式；
（2）在剎車和下坡時電池處于充電狀態(tài)即電解池的工作原理，甲電極是陰極，氫離子發(fā)生得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，乙電極為陽極，是氫氧化鎳轉化為NiOOH的過程，反應式為Ni（OH）₂+OH^--e^-=NiOOH+H₂O；
（3）根據電解池的工作原理，要想讓電解后的電解質復原，則遵循的原則是：出什么加什么，加入 Cu（OH）₂后溶液與電解前相同，則銅離子和氫氧根放電，根據電子守恒計算．

解答 解：（1）辛烷燃燒生成1mol水蒸氣放熱569.1kJ，所以生成9mol水蒸氣放熱5121.9kJ，所以辛烷燃燒的熱化學反應方程式為C₈H₁₈（l）+$\frac{25}{2}$O₂（g）=8CO₂ （g）+9H₂O（g）；△H=-5121.9kJ•mol^-1，
故答案為：C₈H₁₈（l）+$\frac{25}{2}$O₂（g）=8CO₂ （g）+9H₂O（g）；△H=-5121.9kJ•mol^-1；
（2）在剎車和下坡時電池處于充電狀態(tài)即電解池的工作原理，甲電極是陰極，氫離子發(fā)生得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，所以甲電極周圍溶液的pH將增大；乙電極為陽極，是氫氧化鎳轉化為NiOOH的過程，反應式為Ni（OH）₂+OH^--e^-=NiOOH+H₂O；
故答案為：增大；Ni（OH）₂+OH^--e^-=NiOOH+H₂O；
（3）以惰性電極電解CuSO₄溶液的電解原理方程式是：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+4H⁺+O₂↑，加入9.8g Cu（OH）₂（相當于CuO和H₂O）后溶液與電解前相同，根據銅元素守恒，所以析出金屬銅的物質的量是0.1mol，陰極反應是：2Cu²⁺+4e^-→2Cu，當析出金屬銅的物質的量是0.1mol時，則轉移的電子是0.2mol，當電解掉0.1mol水時，轉移電子是0.2mol，總共轉移電子是0.4mol，又消耗1mol氫氣轉移2mol電子，所以轉移電子是0.4mol，消耗的氫氣體積為$\frac{1}{2}$×0.4×22.4=4.48L．
故答案為：4.48．

點評 本題考查了原電池原理及熱化學反應方程式的書寫，難度不大，注意熱化學反應方程式中反應熱與計量數(shù)的關系，計量數(shù)改變，反應熱要相應的改變以及注意電子守恒思想的應用．