Question

【題目】能源是現代文明的原動力，通過化學方法可以使能量按人們所期望的形式轉化，從而開辟新能源和提高能源的利用率，請回答下列問題。

（1）①工業合成氨反應：N2+3H22NH3是放熱的可逆反應，反應條件是高溫、高壓，并且需要合適的催化劑。已知1molN2完全反應生成NH3可放出92kJ熱量。如果將10molN2和足量H2混合，使其充分反應，放出的熱量___（填“大于”、“小于”或“等于”）920kJ。

②已知斷開1molNN鍵吸收的能量為945.6kJ，形成1molN﹣H鍵放出的能量為391kJ，根據化學方程式N2+3H22NH3，生成標準狀況下44.8LNH3時放出的能量為92.4kJ，則斷開1molH﹣H鍵吸收的能量是___。

（2）某實驗小組同學進行如圖1所示實驗，以檢驗化學反應中的能量變化。請根據你掌握的反應原理判斷，②中的溫度___（填“升高”或“降低”）。反應過程___（填“①”或“②”）的能量變化可用圖2表示。

（3）已知化學反應A2（g）+B2（g）═2AB（g）的能量變化如圖2所示，該反應是___（填“吸熱”或“放熱”）反應。

（4）用CH3OH和O2組合形成的質子交換膜燃料電池的結構如圖3所示：

①則d電極是___（填“正極”或“負極”），c電極的電極反應式為___。

②若線路中轉移2mol電子，則該燃料電池理論上消耗的O2在標準狀況下的體積為___L。

Answer 1

【答案】小于 436kJ 降低 ① 放熱 正極 2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2+12H+ 11.2

【解析】

(2)反應物的總能量大于生成物的總能量，表示的是放熱反應；

(3)電子流入的電極是正極；甲烷在負極發生氧化反應生成CO2，化合價從-2升至+4，以此來配平電極反應式。

(1)①合成氨是可逆反應，反應物不能完全轉化為生成物，所以將10molN2和足量H2混合，使其充分反應，放出的熱量小于92kJ，故答案為：小于；

②標準狀況下44.8LNH3即2mol NH3，設斷開1molH﹣H鍵吸收的能量為x kJ， 解得x=436kJ，故斷開1molH﹣H鍵吸收的能量是436kJ；

(2)圖1中②是氫氧化鋇晶體和氯化銨的反應，是吸熱反應，故溫度會降低；圖2中反應物的總能量大于生成物的總能量，表示的是放熱反應，反應過程①是活潑金屬與酸的反應，為放熱反應，即反應過程①用圖2表示；故答案為：降低；①；

(3)圖2中反應物的總能量大于生成物的總能量，表示的是放熱反應，故答案：放熱；

(4)①d電極是電子流入，說明d電極是正極；電極c是負極，甲烷在負極發生氧化反應生成CO2；其電極反應式為2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2+12H+，故答案為：正極；2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2+12H+；

②該電池正極反應式為：O2+4H++4e-=2H2O，線路中轉移2mol電子，則該燃料電池理論上消耗的O2在物質的量為0.5mol，標準狀況下的體積為0.5mol×22.4L/mol=11.2L，故答案為：11.2。