Question

【题目】氢气是一种理想的绿色能源。

(1)在101kPa下，1 g氢气完全燃烧生成液态水放出142.9kJ的热量，请回答下列问题：

①氢气的燃烧热为_________________；②写出氢气燃烧热的热化学方程式__________________；

(2)氢能的存储是氢能利用的前提，科学家研究出一种储氢合金Mg2Ni，己知：

Mg(s)+H2(g)=MgH2(s) △H1=-74.5kJmol-1

Mg2Ni (s)+2H2(g)=Mg2NiH4(s) △H2；

Mg2Ni(s)+2MgH2(s)==2Mg(s)+ Mg2NiH4(s) △H3=+84.6 kJmol-1。

则△H2=______ kJmol-1；

(3)通过氢气的燃烧反应，可以把氢气中蕴含的化学能转化为热能，如果将该氧化还原反应设计成原电池装置，就可以把氢气中蕴含的化学能转化为电能，下图就是能够实现该转化的装置（其中电解质溶液为KOH溶液），被称为氢氧燃料电池。该电池的正极是____ (填a或b)，负极反应式为________。该电池反应后溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”)

(4)若将上图中的氢氧燃料电池用固体金属氧化物陶瓷作电解质(能够传导O2-)，己知正极上发生的电极反应式为：O2+4e-=2O2-则负极上发生的电极反应式为_______；电子从______极(填a或b)流出。该电池工作时，外电路每流过1 mol e-，消耗标况下氧气_____L。

Answer 1

【答案】 285.8 kJ·mol－1 2H2(g)+ O2(g)= 2H2O(l) ΔH＝-571.6kJ·mol－1 -64.4kJ·mol－1 b H2 －2e-+ 2OH- = 2H2O 减小 2H2＋2O2－－4e－===2H2O a 5.6L

【解析】（1）①在298K、101kPa时，1g即0.5molH2完全燃烧生成液态水，放出142.9kJ热量，则1 mol H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ热量，氢气的燃烧热为285.8 kJ·mol－1；②氢气燃烧热的热化学方程式2H2(g)+ O2(g)= 2H2O(l) ΔH＝-571.6kJ·mol－1；（2）由盖斯定律②=2×①+③，△H2=△H3+2△H1=+84.6 kJmol-1-74.5kJmol-1×2= -64.4kJ·mol－1；(3)根据原电池电极反应，负极为a极：失电子，发生氧化反应；正极为b极：得电子，反应还原反应，所以氢氧燃料电池，负极上氢气反应，失电子生成氢离子，反应为H2+2e－+2 OH－=2H2O，反应后溶液的PH将减小；(4)氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质，氢气在负极失去电子发生氧化反应，电极方程式为：2H2+2O2－-4e－═2H2O，电子从负极（a极）流出，外电路每流过1 mol e-，消耗标况下氧气 =5.6L。