问题 填空题

“嫦娥一号”登月成功,实现了中国人“奔月”梦想.

“嫦娥一号”使用的推进剂是液氢和液氧,已知在298K时,氢气(H2)、碳(C)、辛烷(C8H18)、甲烷(CH4)燃烧的热学方程式:

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

相同质量的H2、C、C8H18、CH4完全燃烧时,放热最多的物质是放热最少的物质的放热量的______倍.(保留2位有效数字)

(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

请写出液氢和液氧生成气态水的热化学方程式:______.

(3)氢气、氧气不仅燃烧能释放热能,二者形成的原电池还能提供电能,美国的探月飞船“阿波罗号”使用的就是氢氧燃料电池,电解质溶液为KOH溶液,其电池反应式为:

负极:______;正极:______.

答案

(1)设质量都为m,相同质量的H2、C、C8H18、CH4完全燃烧时,放出热量分别是

m
2
×285.8kJ、
m
12
×393.5kJ、
m
114
×5518kJ、
m
16
×890.3kJ,最大值应为
m
2
×285.8kJ,最小值是
m
12
×393.5kJ,放热最多的物质是放热最少的物质的放热量的4.4倍,故答案为: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

根据盖斯定律,液氢和液氧生成气态水的热化学方程式可以是③-①-

1
2
×②,焓变也是相应的代数和,所以液氢和液氧生成气态水的热化学方程式为H2(l)+
1
2
O2(l)═H2O(g)△H=-237.5kJ/mol;

(3)负极的反应中氢气失电子被氧化,氢气失电子生成氢离子,氢离子和溶液中的氢氧根离子生成水,所以电极反应式为2H2+4OH--4e-=4H2O;正极上是氧气得电子被还原,氧气得电子和水反应生成氢氧根离子,所以电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-

故答案为:2H2+4OH--4e-=4H2O;O2+2H2O+4e-=4OH-

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