Question

（10分）（1）已知25℃时，1 g H₂在氧气中完全燃烧生成液态水，放出热量142.9kJ。写出该反应的热化学方程式：__________________。
（2）利用该反应设计一个燃料电池：用氢氧化钾溶液作电解质溶液，用多孔石墨作电极，在电极上分别吹入氢气和氧气。写出负极的电极反应式：_________________________。
该电池工作一段时间后正极区附近溶液的pH值将______（填：变大、变小或不变）。
（3）在相同条件下，1 mol H₂直接燃烧产生的能量与设计成燃料电池产生的能量______（填：直接燃烧多、燃料电池多、一样多）。
（4）氢气是一种十分理想的清洁能源，目前还面临着储运中因沸点太低难以液化的问题，请简述氢气沸点很低的原因_____________________。

Answer 1

（1）2H₂(g)＋O₂(g)===2H₂O(1)  ΔH＝－571.6kJ·mol^－1（其它合理的答案也给分）
（2）H₂＋2OH^－－2e^－===2H₂O     变大         （3）一样多
（4）氢气的相对分子质量小，分子间作用力小，故沸点低。

（1）考查热化学方程式的书写。1 g H₂在氧气中完全燃烧生成液态水，放出热量142.9kJ，则1mol氢气燃烧放出的热量是142.9kJ×2＝285.8Kj，所以热化学方程式为2H₂(g)＋O₂(g)===2H₂O(1)  ΔH＝－571.6kJ·mol^－1（其它合理的答案也给分）
（2）在原电池中负极是失去电子，发生氧化反应的。所以氢气通入负极，电极反应式为H₂＋2OH^－－2e^－===2H₂O。氧气通入正极，电极反应式为O₂＋2H₂O +4e^－===4OH^－，所以正极区域pH增大。
（3）根据能量守恒可知，1 mol H₂直接燃烧产生的能量与设计成燃料电池产生的能量是相同的。
（4）氢气形成的晶体是分子晶体，相对分子质量很小，因此分子间作用力很小，所以沸点很低。