Question

（10分）（1）已知25℃時，1 g H₂在氧氣中完全燃燒生成液態水，放出熱量142.9kJ。寫出該反應的熱化學方程式：__________________。
（2）利用該反應設計一個燃料電池：用氫氧化鉀溶液作電解質溶液，用多孔石墨作電極，在電極上分別吹入氫氣和氧氣。寫出負極的電極反應式：_________________________。
該電池工作一段時間后正極區附近溶液的pH值將______（填：變大、變小或不變）。
（3）在相同條件下，1 mol H₂直接燃燒產生的能量與設計成燃料電池產生的能量______（填：直接燃燒多、燃料電池多、一樣多）。
（4）氫氣是一種十分理想的清潔能源，目前還面臨著儲運中因沸點太低難以液化的問題，請簡述氫氣沸點很低的原因_____________________。

Answer 1

（1）2H₂(g)＋O₂(g)===2H₂O(1)  ΔH＝－571.6kJ·mol^－1（其它合理的答案也給分）
（2）H₂＋2OH^－－2e^－===2H₂O     變大         （3）一樣多
（4）氫氣的相對分子質量小，分子間作用力小，故沸點低。

（1）考查熱化學方程式的書寫。1 g H₂在氧氣中完全燃燒生成液態水，放出熱量142.9kJ，則1mol氫氣燃燒放出的熱量是142.9kJ×2＝285.8Kj，所以熱化學方程式為2H₂(g)＋O₂(g)===2H₂O(1)  ΔH＝－571.6kJ·mol^－1（其它合理的答案也給分）
（2）在原電池中負極是失去電子，發生氧化反應的。所以氫氣通入負極，電極反應式為H₂＋2OH^－－2e^－===2H₂O。氧氣通入正極，電極反應式為O₂＋2H₂O +4e^－===4OH^－，所以正極區域pH增大。
（3）根據能量守恒可知，1 mol H₂直接燃燒產生的能量與設計成燃料電池產生的能量是相同的。
（4）氫氣形成的晶體是分子晶體，相對分子質量很小，因此分子間作用力很小，所以沸點很低。