Question

【題目】利用化學反應可以為人類提供能源，也可用來解決環境問題。

(1)已知某些化學鍵的鍵能數據如下：

化學鍵	H-H	O=O	O-H
鍵能kJ·mol-1	436	495	463

①寫出H2與O2反應生成水蒸氣的熱化學方程式____________；

②利用該反應設計成燃料電池，已知該電池每發1kW·h電能生成360g水蒸氣，則該電池的能量轉化率為_____%(結果保留三位有效數字)。

(2)三室式電滲析法可以處理含K2SO4的廢水，原理如圖所示，兩極均為惰性電極，ab為陽離子交換膜，cd為陰離子交換膜。

①陰極區的pH______(填“升高”或“降低”)；

②陽極發生的電極反應式為__________；

③當電路中通過1mol電子的電量時，陰極上生成氣體的體積為_____L(標準狀況)。

Answer 1

【答案】 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) △H =－485kJ·mol－1 74.2 升高 4OH－－4e－===2H2O+O2↑（或 2H2O－4e－=== O2↑+4H+） 11.2

【解析】（1）①反應熱等于反應物的鍵能總和減去生成物的鍵能總和；

②電池的能量轉化率為=實際產生的熱量/理論產生的熱量×100%；

（2）三室式電解含K2SO4的廢水，兩極均為惰性電極，陽極水電離出的氫氧根離子放電，生成氧氣和氫離子，陰極水電離出的氫離子放電生成氫氣和氫氧根離子。

（1）①反應熱等于反應物的鍵能總和減去生成物的鍵能總和，因此，反應熱是436 kJ·mol-1×2+495 kJ·mol-1-463 kJ·mol-1×4=-485kJ·mol-1，所以H2與O2反應生成水蒸氣的熱化學方程式為：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) △H =－485kJ·mol－1 ，

答案為：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) △H =－485kJ·mol－1 ；

②1度電的能量為3600kJ，按照反應的化學方程式的化學能量的計算，每生成2mol水蒸氣放出485 kJ的熱量，則生成360g水蒸氣放出熱量=485 kJ×=4850 kJ，

能量轉化率為：100%=74.2%，

答案為：74.2；

（2）①陰極氫離子放電生成氫氣和氫氧根離子，陰極區的pH升高；

②陽極氫氧根離子放電，生成氧氣和氫離子，陽極發生的電極反應式為4OH－－4e－===2H2O+O2↑（或 2H2O－4e－=== O2↑+4H+）；

③當電路中通過1mol電子的電量時，陰極會有0.5molH2生成，陰極上生成氣體標況下體積為11.2L。

答案為：升高 ；4OH－－4e－===2H2O+O2↑（或 2H2O－4e－=== O2↑+4H+）； 11.2。