Question

“嫦娥一號”登月成功，實(shí)現(xiàn)了中國人“奔月”夢想．
“嫦娥一號”使用的推進(jìn)劑是液氫和液氧，已知在298K時，氫氣（H₂）、碳（C）、辛烷（C₈H₁₈）、甲烷（CH₄）燃燒的熱學(xué)方程式：
H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol
C（g）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.8kJ/mol
C₈H₁₈（l）+

25

2

O₂（g）═8CO₂（g）+9H₂O（l）△H=-5518kJ/mol
CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ/mol
相同質(zhì)量的H₂、C、C₈H₁₈、CH₄完全燃燒時，放熱最多的物質(zhì)是放熱最少的物質(zhì)的放熱量的

4.4

倍．（保留2位有效數(shù)字）
（2）已知：H₂（g）═H₂（l）△H=-0.92kJ/mol
O₂（g）═O₂（l）△H=-6.84kJ/mol
H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44.0kJ/mol
請寫出液氫和液氧生成氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式：

H₂（l）+

1

2

O₂（l）═H₂O（g）△H=-237.5kJ/mol

．
（3）氫氣、氧氣不僅燃燒能釋放熱能，二者形成的原電池還能提供電能，美國的探月飛船“阿波羅號”使用的就是氫氧燃料電池，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，其電池反應(yīng)式為：
負(fù)極：

2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O

；正極：

O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)熱化學(xué)方程式的含義來計算等質(zhì)量的四種物質(zhì)燃燒放出的熱量多少；
（2）根據(jù)蓋斯定律來計算化學(xué)反應(yīng)的焓變，書寫熱化學(xué)方程式；
（3）根據(jù)燃料電池的工作原理：負(fù)極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，正極上是氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)來回答．

解答：解：（1）設(shè)質(zhì)量都為m，相同質(zhì)量的H₂、C、C₈H₁₈、CH₄完全燃燒時，放出熱量分別是

m

2

×285.8kJ、

m

12

×393.5kJ、

m

114

×5518kJ、

m

16

×890.3kJ，最大值應(yīng)為

m

2

×285.8kJ，最小值是

m

12

×393.5kJ，放熱最多的物質(zhì)是放熱最少的物質(zhì)的放熱量的4.4倍，故答案為：4.4；
（2）①H₂（g）═H₂（l）△H=-0.92kJ/mol
②O₂（g）═CO₂（l）△H=-6.84kJ/mol
③H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44.0kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，液氫和液氧生成氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式可以是③-①-

1

2

×②，焓變也是相應(yīng)的代數(shù)和，所以液氫和液氧生成氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式為H₂（l）+

1

2

O₂（l）═H₂O（g）△H=-237.5kJ/mol；
（3）負(fù)極的反應(yīng)中氫氣失電子被氧化，氫氣失電子生成氫離子，氫離子和溶液中的氫氧根離子生成水，所以電極反應(yīng)式為2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O；正極上是氧氣得電子被還原，氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子，所以電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
故答案為：2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．

點(diǎn)評：本題考查血學(xué)生有關(guān)電化學(xué)和熱化學(xué)的綜合知識，注意知識的遷移和應(yīng)用是解題的關(guān)鍵，難度不大．