Question

【題目】“嫦娥一號”探月成功，實現了中國人奔月的夢想

（1）“嫦娥一號”使用的推進劑是液氫和液氧，這種推進劑的優點除產生的熱量大之外，還具有的優點是_______________________。

（2）下列是298K時，氫氣（H2）、碳（C）、辛烷（C8H18）、甲烷（CH4）燃燒的熱化學方程式：

H2（g）＋1/2O2（g）=H2O（l） ΔH＝－285.8 kJ/mol

C（g）＋O2（g）=CO2（g） ΔH＝－393.5 kJ/mol

C8H18（l）＋25/2O2（g）=8CO2（g）＋9H2O（l） ΔH＝－5518 kJ/mol

CH4（g）＋2O2（g）=CO2（g）＋2H2O（l） ΔH＝－890.3 kJ/mol

相同質量的H2、C、C8H18、CH4完全燃燒時，放出熱量最多的是________________。

（3）已知：H2（g）=H2（l） ΔH＝－0.92 kJ/mol

O2（g）=O2（l） ΔH＝－6.84 kJ/mol

H2O（l）=H2O（g） ΔH＝＋44.0 kJ/mol

請寫出液氫和液氧生成氣態水的熱化學方程式_______________。如果此次“嫦娥一號”所攜帶的燃料為1.08噸，液氫、液氧恰好完全反應生成氣態水，總共釋放能量___________kJ（保留3位有效數字）。

（4）氫氣、氧氣不僅燃燒時能釋放熱能，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，電解液為KOH溶液，其電池反應為：負極放電的物質為__________________，正極：__________________，總反應式：__________________。

Answer 1

【答案】（1）產物為水，無污染 （2）H2

（3） H2（l）＋1/2O2（I）=H2O（g） ΔH＝－237.5kJ/mol 1.42×107

（4） H2 O2+2H2O+4e-=4OH- O2+2H2=2H2O

【解析】

試題分析：（1）液氫和液氧反應生成水，產物無污染，氫氣燃燒放出大量的熱量，故答案為：氫氣放出的熱量多；產物為水，無污染；

（2）設質量都為m，相同質量的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，最大值應為m/2×285.8kJ，因此相同質量的H2、C、C8H18、CH4完全燃燒時，放出熱量最多的是H2；

（3）①H2（g）═H2（l）△H=-0.92kJ/mol

②O2（g）═O2（l）△H=-6.84kJ/mol

③H2O（l）═H2O（g）△H=+44.0kJ/mol

液氫和液氧生成氣態水的熱化學方程式：H2（l）+1/2O2（l）═H2O（g）△H，

根據蓋斯定律，③-①-1/2×②得熱化學方程式為H2（l）+1/2O2（l）═H2O（g）△H=-237.5kJ/mol；

根據質量守恒定律，液氫、液氧恰好完全時生成氣態水為1.08噸，n（H2O）==6×104mol，總共釋放能量Q=6×104mol×237.5kJ≈1.43×107kJ；

（4）負極的反應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生成氫氧根離子，所以電極反應式為O2+2H2O+4e-=4OH-，總電極反應式為O2+2H2=2H2O。