Question

13．據(jù)新華社2009年5月9日電，國(guó)務(wù)院總理溫家寶主持召開(kāi)國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議，會(huì)上通過(guò)了我國(guó)2009年將投入大量資金發(fā)展新能源汽車(chē)，支持節(jié)能、環(huán)保、安全等關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)，為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展打下良好基礎(chǔ)，為今后改善環(huán)境、提升民眾的生活質(zhì)量具有極為重要的意義．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）氫能是理想的清潔能源，也是氫氧燃料電池的必不可少的物質(zhì)．請(qǐng)回答下列問(wèn)題．
①下列說(shuō)法不正確的是C．
A．太陽(yáng)光催化分解水制氫比電解水制氫更為科學(xué)
B．氫氧燃料電池作為汽車(chē)動(dòng)力更能保護(hù)環(huán)境
C．以稀H₂SO₄、KOH為介質(zhì)的氫氧燃料電池負(fù)極電極反應(yīng)相同
D．氫氧燃料電池正極獲得8mol電子，負(fù)極需要8g氣體
②利用MnFe₂O₄為催化劑，通過(guò)兩步反應(yīng)使水分解制氫氣，第一步反反應(yīng)為：MnFe₂O₄$\frac{\underline{\;＞1000K\;}}{\;}$MnFe₂O_4-X+$\frac{X}{2}$
則第二步反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnFe₂O_4-X+xH₂0=MnFe₂O₄+xH₂↑（條件不寫(xiě)）．
③一種新能源汽車(chē)，使用了以碳納米管為儲(chǔ)氫介質(zhì)的燃料電池，電池原理如右圖，該電池的電解質(zhì)為6mol/LKOH溶液，下列說(shuō)法不正確的是D．
A．放電過(guò)程中整個(gè)體系內(nèi)KOH濃度不變
B．放電時(shí)負(fù)極附近pH減小
C．放電時(shí)電池正極的電極反應(yīng)為：NiO（OH）+H₂O+e^-=Ni（OH）₂+OH^-
D．放電時(shí)，電池反應(yīng)為2H₂+O₂→2H₂O
（2）熱值指在一定條件下每克物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量（燃燒產(chǎn)物在該條件下是一種較為穩(wěn)定的狀態(tài)），下表是幾種物質(zhì)在常溫常壓下的熱值數(shù)據(jù)．已知：管道煤氣（47g/m³H₂、625g/m³CO）價(jià)格為1.00元/m³，天然氣（714g/m³CH₄）的價(jià)格為2.50元/m³．

物質(zhì)	H2	CO	CH4
熱值/kJ•g-1	143	10	56

①根據(jù)以上熱值數(shù)據(jù)，H₂是最理想的燃料．
②家庭使用管道煤氣和天然氣，天然氣 更經(jīng)濟(jì)合算．
③表示CO燃燒熱的熱化學(xué)方程式為CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-280kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）①A．太陽(yáng)光催化分解水制氫比電解水制氫更節(jié)約能源；
B．氫氧燃料電池的產(chǎn)物是水，無(wú)污染；
C．氫氧燃料電池負(fù)極是氫氣失電子的氧化反應(yīng)，電解質(zhì)環(huán)境不同，電極反應(yīng)式不同；
D．根據(jù)氫氧燃料電池正極和負(fù)極反應(yīng)來(lái)計(jì)算；
②第二步MnFe₂O_4-X和水反應(yīng)生成MnFe₂O₄和氫氣；
③A、根據(jù)電池反應(yīng)產(chǎn)物確定電解質(zhì)溶液；濃度的變化；
B．放電時(shí)，負(fù)極上氫氣失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)電極反應(yīng)確定pH的變化；
C．放電時(shí)，正極上NiO（OH）得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
D、燃料電池在放電時(shí)的電極反應(yīng)極為燃料燃燒的反應(yīng)．
（2）①最理想的燃料應(yīng)是熱值最大且無(wú)污染的燃料；
②計(jì)算相同價(jià)格時(shí)產(chǎn)生的熱量，進(jìn)而比較哪種氣體在經(jīng)濟(jì)上更合算；
③根據(jù)CO的熱值計(jì)算1molCO的燃燒熱，進(jìn)而書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式．

解答 解：（1）①A．太陽(yáng)光催化分解水制氫比電解水制氫更節(jié)約能源，更為科學(xué)，故A正確；
B．氫氧燃料電池的產(chǎn)物是水，無(wú)污染，用來(lái)作為汽車(chē)動(dòng)力更能保護(hù)環(huán)境，故B正確；
C．氫氧燃料電池負(fù)極是氫氣失電子的氧化反應(yīng)，酸性環(huán)境下，產(chǎn)物是氫離子，堿性環(huán)境下，產(chǎn)物是水，電解質(zhì)環(huán)境不同，電極反應(yīng)式不同，故C錯(cuò)誤；
D．氫氧燃料電池負(fù)極是氫氣得電子的還原反應(yīng)，正極是氧氣得電子的還原反應(yīng)，正極獲得8mol電子，消耗氧氣的物質(zhì)的量是2mol，負(fù)極需要4mol氫氣即8g氣體，故D正確，故選C；
②第二步MnFe₂O_4-X和水反應(yīng)生成MnFe₂O₄和氫氣，反應(yīng)方程式為MnFe₂O_4-X+xH₂0=MnFe₂O₄+xH₂↑．
故答案為：MnFe₂O_4-X+xH₂0=MnFe₂O₄+xH₂↑；
③A．放電時(shí)，該電池為原電池，燃料電池電極反應(yīng)極為燃料燃燒的反應(yīng)，即2NiO（OH）+H₂=2Ni（OH）₂，電解質(zhì)濃度不變化，故A正確；
B．放電時(shí)，負(fù)極上氫氣失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為H₂+2OH^--2e^-═2H₂O，該極區(qū)域pH減小，故B正確；
C．放電時(shí)，正極上NiO（OH）得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為NiO（OH）+H₂O+e^-═Ni（OH）₂+OH^-，故C正確；
D．放電時(shí)，燃料電池電極反應(yīng)極為燃料燃燒的反應(yīng)，即2NiO（OH）+H₂=2Ni（OH）₂，故D錯(cuò)誤；
故選：D；
（2）①由表中數(shù)據(jù)可看出H₂的熱值最大，且H₂為綠色能源，無(wú)污染，是最理想的燃料，故答案為：H₂；
②設(shè)花費(fèi)相同的價(jià)格的燃料，都為2.5元，
則花費(fèi)2.5元管道煤氣放出的熱量為：$\frac{1250L}{22.4L/mol}×\frac{2g/mol}{1g}$
+$\frac{1250L}{22.4L/mol}×\frac{28g/mol}{1g}$=31584.8KJ；
花費(fèi)2.5元天然氣放出的熱量為：$\frac{\frac{1000L}{22.4L/mol}×16g/mol}{1g}$=40000kJ，
則消費(fèi)相同價(jià)格的燃料時(shí)天然氣放出的熱量多，更合算，
故答案為：天然氣；
③一氧化碳的熱值是10kJ•g^-1，1molCO的燃燒熱為280kJ/mol，表示CO燃燒熱的熱化學(xué)方程式為CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-280kJ/mol，故答案為：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-280kJ/mol．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生原電池的工作原理以及反應(yīng)熱的計(jì)算和熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)等知識(shí)，注意平時(shí)知識(shí)的積累是解題的關(guān)鍵，難度不大．