Question

【題目】利用化學(xué)反應(yīng)可以為人類(lèi)提供能源，也可用來(lái)解決環(huán)境問(wèn)題。

(1)已知某些化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下：

化學(xué)鍵	H-H	O=O	O-H
鍵能kJ·mol-1	436	495	463

①寫(xiě)出H2與O2反應(yīng)生成水蒸氣的熱化學(xué)方程式____________；

②利用該反應(yīng)設(shè)計(jì)成燃料電池，已知該電池每發(fā)1kW·h電能生成360g水蒸氣，則該電池的能量轉(zhuǎn)化率為_____%(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

(2)三室式電滲析法可以處理含K2SO4的廢水，原理如圖所示，兩極均為惰性電極，ab為陽(yáng)離子交換膜，cd為陰離子交換膜。

①陰極區(qū)的pH______(填“升高”或“降低”)；

②陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)式為__________；

③當(dāng)電路中通過(guò)1mol電子的電量時(shí)，陰極上生成氣體的體積為_____L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。

Answer 1

【答案】 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) △H =－485kJ·mol－1 74.2 升高 4OH－－4e－===2H2O+O2↑（或 2H2O－4e－=== O2↑+4H+） 11.2

【解析】（1）①反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的鍵能總和減去生成物的鍵能總和；

②電池的能量轉(zhuǎn)化率為=實(shí)際產(chǎn)生的熱量/理論產(chǎn)生的熱量×100%；

（2）三室式電解含K2SO4的廢水，兩極均為惰性電極，陽(yáng)極水電離出的氫氧根離子放電，生成氧氣和氫離子，陰極水電離出的氫離子放電生成氫氣和氫氧根離子。

（1）①反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的鍵能總和減去生成物的鍵能總和，因此，反應(yīng)熱是436 kJ·mol-1×2+495 kJ·mol-1-463 kJ·mol-1×4=-485kJ·mol-1，所以H2與O2反應(yīng)生成水蒸氣的熱化學(xué)方程式為：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) △H =－485kJ·mol－1 ，

答案為：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) △H =－485kJ·mol－1 ；

②1度電的能量為3600kJ，按照反應(yīng)的化學(xué)方程式的化學(xué)能量的計(jì)算，每生成2mol水蒸氣放出485 kJ的熱量，則生成360g水蒸氣放出熱量=485 kJ×=4850 kJ，

能量轉(zhuǎn)化率為：100%=74.2%，

答案為：74.2；

（2）①陰極氫離子放電生成氫氣和氫氧根離子，陰極區(qū)的pH升高；

②陽(yáng)極氫氧根離子放電，生成氧氣和氫離子，陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)式為4OH－－4e－===2H2O+O2↑（或 2H2O－4e－=== O2↑+4H+）；

③當(dāng)電路中通過(guò)1mol電子的電量時(shí)，陰極會(huì)有0.5molH2生成，陰極上生成氣體標(biāo)況下體積為11.2L。

答案為：升高 ；4OH－－4e－===2H2O+O2↑（或 2H2O－4e－=== O2↑+4H+）； 11.2。