Question

【題目】I.已知拆開或形成1 mol化學鍵所吸收或放出的能量叫做該化學鍵的鍵能，單位kJ·mol－1。白磷在氧氣中燃燒的化學方程式可用結構式表示為如圖所示：

試根據下表中的化學鍵鍵能計算0.1molP4(白磷)在氧氣中充分燃燒放出能量_____kJ。

化學鍵	P—P	P—O	O=O	P=O
鍵能/kJ·mol－1	198	360	498	585

Ⅱ.化學能在一定條件下能夠轉化為電能，構成原電池。

（1）根據構成原電池的本質判斷，如下反應可以設計成原電池的是_________(填序號)。

A. 2FeBr2 + 3Cl2 = 2FeCl3+2Br2

B. Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2↑

C. 2H2O = 2H2↑＋O2↑

D. Cu＋2AgNO3 = 2Ag＋Cu(NO3)2

（2）為了探究化學反應中的能量變化，某同學設計了如下兩個實驗。

有關實驗現象，下列說法正確的是：_____________（填序號）。

圖Ⅰ中氣泡產生在鋅棒表面，Ⅱ中產生在銅棒表面

圖Ⅰ和圖Ⅱ的氣泡均產生在鋅棒表面

兩圖中生成氣體的速率幾乎一樣快

圖Ⅱ中產生氣體的速度比Ⅰ快

溫度計顯示的均為室溫

圖Ⅱ中溫度計的示數高于圖Ⅰ的示數

圖Ⅰ中溫度計的示數高于圖Ⅱ的示數

圖Ⅰ和圖Ⅱ中溫度計的示數相等，且均高于室溫

（3）鉛蓄電池是最常見的二次電池，放電時的化學方程式為：Pb(s) + PbO2(s) + 2H2SO4(aq) = 2PbSO4(s) + 2H2O。負極反應式為____________________，一段時間后，負極增重48克，轉移電子_______mol。

（4）如圖是甲烷燃料電池原理示意圖，回答下列問題：

①電池的負極反應式為： ____________。

②電池工作一段時間后電解質溶液的pH__________（填“增大”“減小”或“不變”）。

Answer 1

【答案】 298.2 AD AD G Pb +SO42—-2e—= PbSO4 1 CH4＋10OH－－8e－===CO32-＋7H2O 減小

【解析】I.由題中信息可知，白磷與氧氣反應的化學方程式為P4(s)+　５O2(g)　=　P4O10(s)，△H=反應物的鍵能總和　-　生成物的鍵能總和=198+498-(360)=-2982 kJ·mol－1，１mol白磷完全燃燒放出2982kJ熱量，所以0.1molP4(白磷)在氧氣中充分燃燒放出能量298.2kJ。

Ⅱ.(1)原電池的構成條件之一是有自發進行的氧化還原反應發生，從理論上講，任何一個可以自發進行的氧化還原反應都可以設計成原電池。四個反應中只有A和D兩個是可以自發進行的氧化還原反應，所以可以設計成原電池的是A和D。

（2）圖I是化學腐蝕，鋅與稀硫酸發生置換反應生成氫氣，鋅棒表面產生氣泡，反應放熱，能量變化主要表現為化學能轉化為熱能，所以溫度計能顯示出溫度升高；圖II中鋅棒、銅棒、稀硫酸形成了原電池，鋅是負極、銅是正極，負極上發生氧化反應，正極上發生還原反應，所以可看到銅棒表面上產生氣泡，由于形成原電池可以加快化學反應速率，所以可以看到II中產生氣泡的速率明顯比I中快，能量變化主要表現為化學能轉化為電能，所以II中溫度計示數沒有I中高。綜上所述，有關實驗現象正確的是：ADG 。

(3)鉛蓄電池放電時的化學方程式為Pb(s) + PbO2(s) + 2H2SO4(aq) = 2PbSO4(s) + 2H2O，負極反應式為Pb +SO42—-2e—= PbSO4 ，一段時間后，負極增重48克，增加的質量就是硫酸根的質量，可以求出硫酸根的物質的量為0.5mol，所以有0.5mol　Pb轉化為PbSO4，轉移電子的物質的量為1mol。

(4）由圖可知，此燃料電池中發生的反應為CH4+2O2+2OH- = CO32-+3H2O，正極的電極反應式較簡單，可以先寫出來：2O2+8e-+4H2O=8OH-，總反應減去正極的電極反應式可得負極的電極反應式，①電池的負極反應式為：CH4＋10OH－－8e－===CO32-＋7H2O 。

②由總反應可知，電池工作一段時間后，由于氫氧根不斷減少，反應產物中有水，所以電解質溶液的堿性變弱，pH減小 。