Question

【題目】根據化學能和熱能、電能相關的知識，請回答下列問題:

I.已知31 g白磷(P4)變為31 g紅磷(P)時釋放能量。

（1）上述變化屬于__________變化；穩定性白磷_________紅磷(填“>”或“<”,下同)；

（2）已知白磷和紅磷燃燒均生成P2O5。31 g白磷完全燃燒釋放出的能量___________31 g紅磷完全燃燒釋放的能量。

II.氫氣是一種清潔能源，在我國航天工程中也有應用。

（1）已知：2H2＋O22H2O。該反應1g氫氣完全燃燒放出熱量121kJ，其中斷裂1molH-H鍵吸收436kJ，斷裂1molO=O鍵吸收496kJ，那么形成1molH-O鍵放出熱量______。

（2）航天技術上使用的氫－氧燃料電池原理可以簡單看作下圖“氫－氧燃料電池的裝置圖”則：

①a極為電池的_________(填“正極”或“負極”)；溶液中OH-移向________電極（填“a”或“b”）。

②b電極附近pH_____________。(填增大、減小或不變)。

③如把H2改為甲烷，則電極反應式為：負極：________________________________。

④將鋅片和銀片浸入稀硫酸中組成原電池，兩電極間連接一個電流計。若該電池中兩電極的總質量為60g，工作一段時間后，取出鋅片和銀片洗凈干燥后稱重，總質量為47g，試計算：產生標準狀況下氫氣的體積________________L。

Answer 1

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

【解析】

I.（1）白磷和紅磷是兩種不同的物質，因此上述變化屬于化學變化；由于31 g白磷(P4)變為31 g紅磷(P)時釋放能量，這說明白磷的能量高于紅磷，能量越低越穩定，則穩定性白磷＜紅磷；

（2）白磷的能量高于紅磷，因此31 g白磷完全燃燒釋放出的能量大于31 g紅磷完全燃燒釋放的能量。

Ⅱ.（1）已知：2H2＋O22H2O，該反應1g氫氣完全燃燒放出熱量121kJ，則2mol氫氣完全燃燒放出熱量4×121kJ，由于反應熱等于反應物中鍵能之和與生成物中鍵能之和的差值，如果設形成1molH-O鍵放出熱量為xkJ，則4x－2×436－496＝4×121，解得x＝463，即形成1molH-O鍵放出熱量為463kJ。

（2）①電子從a極流出，則a極為電池的負極；原電池中陰離子向負極移動，則溶液中OH-移向a電極。

②b電極是正極，氧氣得到電子轉化為氫氧根離子，所以附近pH增大。

③如把H2改為甲烷，則電極反應式為CH4－8e－＋10OH－＝CO32－＋7H2O。

④將鋅片和銀片浸入稀硫酸中組成原電池，鋅為負極，失去電子，氫離子在正極得到電子轉化為氫氣。若該電池中兩電極的總質量為60g，工作一段時間后，取出鋅片和銀片洗凈干燥后稱重，總質量為47g，這說明消耗鋅的質量是60g－47g＝13g，物質的量是13g÷65g/mol＝0.2mol，根據反應式Zn＋2H＋＝Zn2＋＋H2↑可知產生標準狀況下氫氣的體積為0.2mol×22.4L/mol＝4.48L。