Question

（15分）科學(xué)家認(rèn)為，氫氣是一種高效而無污染的理想能源，近20年來，對(duì)以氫氣作為未來的動(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．分解天然氣

（2）用水分解獲得氫氣的能量變化如右圖所示，表示使用催化劑是曲線         。該反應(yīng)為         (放熱還是吸熱)反應(yīng)

（3）1g的氫氣完全燃燒生成液態(tài)水釋放出142.9kJ的熱量寫出其完全燃燒的熱化學(xué)方程式：                               。

（4）利用氫氣和CO合成二甲醚的三步反應(yīng)如下：

① 2H₂(g) + CO(g)  CH₃OH(g)；ΔH ＝－90.8 kJ·mol^－1

② 2CH₃OH(g)  CH₃OCH₃(g) + H₂O(g)；ΔH＝－23.5 kJ·mol^－1

③ CO(g) + H₂O(g)  CO₂(g) + H₂(g)；ΔH＝－41.3 kJ·mol^－1

總反應(yīng)：3H₂(g) + 3CO(g)  CH₃OCH₃(g) + CO₂ (g)的ΔH＝         

（5）氫氧燃料電池能量轉(zhuǎn)化率高，具有廣闊的發(fā)展前景�，F(xiàn)用氫氧燃料電池進(jìn)行下圖所示實(shí)驗(yàn)：

①氫氧燃料電池中，正極的電極反應(yīng)式為                 。

②上圖裝置中，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。

（6）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。則正極電極方程式         。

 

Answer 1

【答案】

20．（15分)

（1）C                   （2）b     吸熱

（3）2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(l) △H= －571.6 kJ·mol^－1

（4）-246.4kJ· mol ^-1      （5）①O₂+2H₂O+4e^－=4OH^－  ② 0.56   

（6）N₂+6e^-＋8H⁺=2NH₄⁺          （(1)1分，其余每空2分）

【解析】

試題分析：1、電解水消耗了大量的電力，鋅和稀硫酸反應(yīng)制得氫氣量少，分解天然氣也需要消耗大量的能源。 光解海水只需要太陽能就可以了既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保。

2、使用催化劑能降低反應(yīng)需要的能量，所以為b，生成物的能量高于反應(yīng)物能量，所以反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。

4、總反應(yīng)為2①+②+③,將反應(yīng)熱相加即可算出總反應(yīng)的反應(yīng)熱。

5、氫氧燃料電池氧氣在正極進(jìn)行反應(yīng)，O₂+2H₂O+4e^－=4OH^－   根據(jù)銅減少的質(zhì)量可以計(jì)算出其轉(zhuǎn)移的電子數(shù)，根據(jù)正極的反應(yīng)式就可以算出消耗氧氣的量。

6、正極為氮?dú)夥磻?yīng)式為N₂+6e^-＋8H⁺=2NH₄⁺

考點(diǎn)：氫氧燃料電池原理，化學(xué)方程式的計(jì)算

點(diǎn)評(píng)：本題難度中等，主要考察了氫氧燃料電池的原理及運(yùn)用，采用類比的思想更能迅速準(zhǔn)確的解題。