Question

科學(xué)家認(rèn)為，氫氣是一種高效而無(wú)污染的理想能源，近20年來(lái)，對(duì)以氫氣作為未來(lái)的動(dòng)力燃料氫能源的研究獲得了迅速發(fā)展．
（1）為了有效發(fā)展民用氫能源，首先必須制得廉價(jià)的氫氣，下列可供開(kāi)發(fā)又較經(jīng)濟(jì)且資源可持續(xù)利用的制氫氣的方法是

 

．（選填字母）
A．電解水    B．鋅和稀硫酸反應(yīng)    C．光解海水    D．以石油、天然氣為原料
（2）因氫氣易燃易爆，貯運(yùn)安全極為重要．已知?dú)錃獾娜紵裏釣?85.8kJ?mol^-1．寫(xiě)出其完全燃燒的熱化學(xué)方程式：

 

．
（3）氫氧燃料電池能量轉(zhuǎn)化率高，具有廣闊的發(fā)展前景．現(xiàn)用氫氧燃料電池進(jìn)行右圖所示實(shí)驗(yàn)：①氫氧燃料電池中，正極的電極反應(yīng)式為

 

．
②如圖裝置中，某一銅電極的質(zhì)量減輕 3.2g，則 a 極上消耗的O₂在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為

 

L．
（4）有人設(shè)想尋求合適的催化劑和電極材料，以N₂、H₂為電極反應(yīng)物，以HCl-NH₄Cl為電解質(zhì)溶液制取新型燃料電池．則正極附近的pH

 

．（填“增大”、“減小”或“不變”）

Answer 1

分析：（1）開(kāi)發(fā)較經(jīng)濟(jì)且資源可持續(xù)利用的制氫氣方法要從能源消耗分析；
（2）氫氣的燃燒熱是285.8kJ?mol^-1，則2mol氫氣完全燃燒放出的熱量是571.6 kJ；
（3）堿性氫氧燃料電池中，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等，據(jù)此計(jì)算消耗氧氣的體積；
（4）正極上氮?dú)獾秒娮雍蜌潆x子反應(yīng)生成銨根離子．

解答：解：（1）A．電解水需要大量的電能，不符合廉價(jià)的要求，故A錯(cuò)誤；
B．鋅和稀硫酸反應(yīng)，消耗大量的鋅和硫酸，不符合廉價(jià)的要求，故B錯(cuò)誤；
C．光解海水，可充分利用光能，廉價(jià)而又低碳，符合要求，故C正確；
D．石油、天然氣不是可持續(xù)能源，故D錯(cuò)誤；
故選C；
（2）氫氣的燃燒熱是285.8kJ?mol^-1，則2mol氫氣完全燃燒放出的熱量是571.6 kJ，所以熱化學(xué)反應(yīng)方程式為2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6 kJ?mol^-1，
故答案為：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6 kJ?mol^-1；
（3）①堿性氫氧燃料電池中，正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
②陽(yáng)極上銅失電子生成銅離子進(jìn)入溶液，則溶解的銅的物質(zhì)的量=

3.2g

64g/mol

=0.05mol，失去電子的物質(zhì)的量=0.05mol×2=0.1mol，串聯(lián)電路中，轉(zhuǎn)移電子相等，所以消耗氧氣的體積=

0.1mol

4

×22.4L/mol=0.56L，故答案為：0.56；
（4）N₂在正極發(fā)生還原反應(yīng)生成NH₄⁺，電極反應(yīng)式為N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺，正極上消耗氫離子，導(dǎo)致溶液中氫離子濃度降低，則pH增大，故答案為：增大．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了原電池和電解池原理、熱化學(xué)反應(yīng)方程式等知識(shí)點(diǎn)，明確原電池正負(fù)極的判斷方法、電極反應(yīng)式是解本題關(guān)鍵，難度中等．