Question

【題目】(1)常溫下常壓下，1g固態(tài)碳與水蒸氣恰好完全反應，反應生成氣體CO和H2，吸收10.94kJ熱量，此反應的熱化學方程式為___。

(2)已知:①CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1=-Q1kJ·mol-1，

②2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) ΔH2=-Q2kJ·mol-1，

③2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l) ΔH3=-Q3kJ·mol-1。

常溫下，取體積比4∶1的甲烷和氫氣的混合氣體11.2L(標準狀況下)，經完全燃燒后恢復至室溫，則放出的熱量為___kJ。

(3)以H2為燃料可制成氫氧燃料電池。已知：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l) ΔH=-572kJ·mol-1，某氫氧燃料電池釋放228.8kJ電能時，生成1mol液態(tài)水，該電池的能量轉化率為___。

Answer 1

【答案】C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g) △H=+131.28kJmol-1； 0.4Q1＋0.05Q3 80%

【解析】

(1)由1g碳與適量水蒸氣反應生成CO和H2，需吸收10.94kJ熱量，則1mol碳與水蒸氣反應，吸收10.94KJ×12=131.28kJ，并注意物質的狀態(tài)來解答；

(2)根據混合氣體的體積計算混合氣體的物質的量，結合氣體體積比計算甲烷、氫氣的物質的量，再根據熱化學反應方程式計算放出的熱量，注意燃燒后恢復至常溫，氫氣燃燒放出的熱量應選擇生成液態(tài)水的熱化學反應方程式計算；

(3)先根據熱化學方程式求出生成1mol液態(tài)水，理論上放出的能量，然后根據電池的能量轉化率=×100%。

(1)由1g碳與適量水蒸氣反應生成CO和H2，需吸收10.94kJ熱量，則1mol碳與水蒸氣反應，吸收10.94KJ×12=131.28kJ，則此反應的熱化學方程式為C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g) △H=+131.28kJmol-1，故答案為：C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g) △H=+131.28kJmol-1；

(2)甲烷和氫氣的混合氣體11.2L(已折合成標準狀況)，所以甲烷和氫氣的混合氣體的總的物質的量為==0.5mol，甲烷和氫氣的體積比為4：1，所以甲烷的物質的量為0.5mol×=0.4mol，氫氣的物質的量為0.5mol-0.4mol=0.1mol，由CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l) △H=-Q1kJ/mol可知，0.4mol甲烷燃燒放出的熱量為0.4mol×Q1kJ/mol=0.4Q1kJ；由2H2(g)+O2(g)═2H2O(l) △H=-Q3kJ/mol可知，0.1mol氫氣燃燒生成液態(tài)水放出的熱量為0.1mol××Q3kJ/mol=0.05Q3kJ，所以放出的熱量為(0.4Q1+0.05Q3)kJ，故答案為：0.4Q1＋0.05Q3；

(3)生成1mol液態(tài)水，理論上放出的能量為=286kJ，電池的能量轉化率=×100%=×100%=80%，故答案為：80%。