Question

3．（1）實事證明，能設(shè)計成原電池的反應(yīng)通常是放熱反應(yīng)，下列化學(xué)反應(yīng)在理論上可以設(shè)計成原電池的是A．
A．CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H＜0
B．C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H＞0
C．NaOH（aq）+HCl（aq）=NaCl（aq）+H₂O（l）△H＜0
（2）以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，依據(jù)（1）中所選反應(yīng)設(shè)計一個原電池，其負(fù)極電池反應(yīng)式為：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
（3）燃料電池是一種高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置．燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率理論上可高達(dá)85%～90%（現(xiàn)在實際已達(dá)到40%～60%）．CO、CH₄、C₂H₅OH是常用的燃料，它們每1mol分別完全燃燒生成CO₂（g）及H₂O（l）時，放出的熱量依次為283.0kJ、890.3kJ、1366.8kJ．相同質(zhì)量的這3種燃料，完全燃燒時放出熱量最多的是CH₄（填寫物質(zhì)的化學(xué)式）．

Answer 1

分析 （1）能設(shè)計成原電池的反應(yīng)必須是放熱反應(yīng)，同時必須是氧化還原反應(yīng)；
（2）燃料電池中，負(fù)極上投放燃料，正極上投放氧化劑，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（3）根據(jù)CO、CH₄、C₂H₅OH的相對分子質(zhì)量分別為28、16、46和每1mol分別完全燃燒生成CO₂（g）及H₂O（l）時，放出的熱量依次為283.0kJ、890.3kJ、1366.8kJ，計算1gCO、CH₄、C₂H₅OH完全燃燒時，放出熱量進(jìn)行比較．

解答 解：（1）能設(shè)計成原電池的反應(yīng)必須是放熱反應(yīng)，同時必須是氧化還原反應(yīng)，
A．該反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)且屬于放熱反應(yīng)，故A正確；
B．該反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)，故B錯誤；
C．該反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)，故C錯誤；
故選：A；
（2）燃料電池中，負(fù)極上投放燃料，正極上投放氧化劑，負(fù)極上一氧化碳失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，電極反應(yīng)式為CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
故答案為：CO-2e^-+4OH^-=CO₃^2-+2H₂O；
（3）CO、CH₄、C₂H₅OH的相對分子質(zhì)量分別為28、16、46，又因為它們每1mol分別完全燃燒生成CO₂（g）及H₂O（l）時，放出的熱量依次為283.0kJ、890.3kJ、1366.8kJ，所以1gCO、H₂、CH₄、C₂H₅OH完全燃燒時，放出熱量分別為：$\frac{283}{28}$，$\frac{890.3}{16}$，$\frac{1366.8}{46}$，則相同質(zhì)量的以上四種燃料，完全燃燒時放出熱量最多的是CH₄，故答案為：CH₄．

點評 本題以原電池、電解池原理為載體考查了原電池的設(shè)計、金屬的腐蝕與防護(hù)，注意能設(shè)計成原電池的反應(yīng)必須是放熱反應(yīng)，同時必須是氧化還原反應(yīng)．