Question

【题目】根据化学能和热能、电能相关的知识，请回答下列问题:

I.已知31 g白磷(P4)变为31 g红磷(P)时释放能量。

（1）上述变化属于__________变化；稳定性白磷_________红磷(填“>”或“<”,下同)；

（2）已知白磷和红磷燃烧均生成P2O5。31 g白磷完全燃烧释放出的能量___________31 g红磷完全燃烧释放的能量。

II.氢气是一种清洁能源，在我国航天工程中也有应用。

（1）已知：2H2＋O22H2O。该反应1g氢气完全燃烧放出热量121kJ，其中断裂1molH-H键吸收436kJ，断裂1molO=O键吸收496kJ，那么形成1molH-O键放出热量______。

（2）航天技术上使用的氢－氧燃料电池原理可以简单看作下图“氢－氧燃料电池的装置图”则：

①a极为电池的_________(填“正极”或“负极”)；溶液中OH-移向________电极（填“a”或“b”）。

②b电极附近pH_____________。(填增大、减小或不变)。

③如把H2改为甲烷，则电极反应式为：负极：________________________________。

④将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。若该电池中两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47g，试计算：产生标准状况下氢气的体积________________L。

Answer 1

【答案】化学 ＜ ＞ 463kJ 负极 a 增大 CH4－8e－＋10OH－＝CO32－＋7H2O 4.48

【解析】

I.（1）白磷和红磷是两种不同的物质，因此上述变化属于化学变化；由于31 g白磷(P4)变为31 g红磷(P)时释放能量，这说明白磷的能量高于红磷，能量越低越稳定，则稳定性白磷＜红磷；

（2）白磷的能量高于红磷，因此31 g白磷完全燃烧释放出的能量大于31 g红磷完全燃烧释放的能量。

Ⅱ.（1）已知：2H2＋O22H2O，该反应1g氢气完全燃烧放出热量121kJ，则2mol氢气完全燃烧放出热量4×121kJ，由于反应热等于反应物中键能之和与生成物中键能之和的差值，如果设形成1molH-O键放出热量为xkJ，则4x－2×436－496＝4×121，解得x＝463，即形成1molH-O键放出热量为463kJ。

（2）①电子从a极流出，则a极为电池的负极；原电池中阴离子向负极移动，则溶液中OH-移向a电极。

②b电极是正极，氧气得到电子转化为氢氧根离子，所以附近pH增大。

③如把H2改为甲烷，则电极反应式为CH4－8e－＋10OH－＝CO32－＋7H2O。

④将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，锌为负极，失去电子，氢离子在正极得到电子转化为氢气。若该电池中两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47g，这说明消耗锌的质量是60g－47g＝13g，物质的量是13g÷65g/mol＝0.2mol，根据反应式Zn＋2H＋＝Zn2＋＋H2↑可知产生标准状况下氢气的体积为0.2mol×22.4L/mol＝4.48L。