Question

（08山东省沂水三中诊断）（17分）“嫦娥一号”登月成功，实现了中国人“奔月”的梦想。

   （1）“嫦娥一号”使用的推进剂是液氢和液氧，这种推进剂的优点是                                          。（请写两条）

   （2）下列是298K时，氢气（H₂）、碳（C）、辛烷（C₈H₁₈）、甲烷（CH₄）燃烧的热学化方程式：

    H₂（g）+1/2O₂（g）   H₂O（l）；△H=－285.8kJ/mol

        C（g）+O₂（g）=CO₂（g）；△H=－393.5kJ/mol

        C₈H₁₈（l）+25/2O₂（g）  8CO₂（g）+9H₂O（l）；△H=－5518kJ/mol

        CH₄（g）+2O₂（g）   CO₂（g）+2H₂O（l）；△H=890.3kJ/mol

        相同质量的H₂、C、C₈H₁₈、CH₄完全燃烧时，放出热量最多的是          ，通过计算说明等质量的氢气和碳燃烧时产生热量的比是        （保留1位小数）。

   （3）已知：H₂（g）=H₂（l）；△H=－0.92kJ/mol    O₂（g）  O₂（l）；△H=－6.84kJ/mol

        H₂O（l）=H₂O（g）；△H=44.0kJ/mol

      请写出液氢和液氧生成气态水的热化学方程式：                            。

        如果此次嫦娥一号所携带的燃料为45吨，液氢、液氧恰好完全反应生成气态水，总共释放能量          kJ（保留3位有效数字）。

   （4）氢气、氧气不仅燃烧时能释放热能，二者形成的原电池还能提供电能，美国的探月飞船“阿波罗号”使用的就是氢氧燃料电池，电解液为KOH溶液，其电池反应式为：负极：                         ； 正极：                        ；

        总反应式：                                       。

   （5）若用氢氧燃料电池电解由NaCl和CuSO₄组成的混合溶液，其中c（Na⁺）=3c（Cu²⁺）=0.3mol?L^―1，取该混合液100mL用石墨做电极进行电解，通电一段时间后，在阴极收集到0.112L（标准状况）气体。（写出计算过程）

        ①若溶液体积仍为100mL，此时溶液的pH为多少？（不考虑硫酸铜水解）

        ②此时氢氧燃料电池中消耗H₂和O₂的质量各是多少？（保留2位小数）

 

Answer 1

答案：（1）相同质量时，氢气放出的热量多（1分）；产物为水，无污染（1分）

   （2）H₂（1分），4.4:1（1分）

   （3）H₂O（l）+1/2O₂（l）  H₂O（g）；△H=－237.46kJ/mol（2分） 5.94×10⁸（2分）

   （4）负极：2H₂+4OH^―－4e^―  4H₂O（1分）正极：O₂+2H₂O+4e^―  4OH^―（1分）

总反应式：2H₂+O₂   2H₂O（1分）

   （5）（①3分；②3分）

 ①阴极反应为：Cu²⁺+2e^―=Cu    2H⁺+2e^―=H₂↑

当阴极收集到氢气0.112L时，铜已反应完全，共转移电子0.03mol，

此时阳极2Cl^―－2e^―=Cl₂↑反应恰好完全。

溶液中剩余的[OH^―]=0.1mol/L，溶液PH=13。

②设消耗H₂和O₂的质量分别为x、y。

2H₂      +     O₂          2H₂O    ~   4e^―

4g           32g                     4mol

x             y                    0.03mol

解得：x=0.03g   y=0.24g

所以，消耗H₂  0.03g；消耗O₂ 0.24g。