Question

I.已知拆开或形成1 mol化学键所吸收或放出的能量叫做该化学键的键能，单位kJ·mol^－1。白磷在氧气中燃烧的化学方程式可用结构式表示为如图所示：

      

试根据下表中的化学键键能计算0.1molP₄(白磷)在氧气中充分燃烧放出能量_____kJ。

化学键	P—P	P—O	O=O	P=O
键能/kJ·mol^－1	198	360	498	585

Ⅱ.化学能在一定条件下能够转化为电能，构成原电池。

（1）根据构成原电池的本质判断，如下反应可以设计成原电池的是_________(填序号)。

   A. 2FeBr₂ + 3Cl₂ = 2FeCl₃+2Br₂  

   B. Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂O + CO₂↑

   C. 2H₂O = 2H₂↑＋O₂↑

   D. Cu＋2AgNO₃ = 2Ag＋Cu(NO₃)₂

（2）为了探究化学反应中的能量变化，某同学设计了如下两个实验。

有关实验现象，下列说法正确的是：_____________（填序号）。

图Ⅰ中气泡产生在锌棒表面，Ⅱ中产生在铜棒表面

图Ⅰ和图Ⅱ的气泡均产生在锌棒表面

两图中生成气体的速率几乎一样快

图Ⅱ中产生气体的速度比Ⅰ快

温度计显示的均为室温

图Ⅱ中温度计的示数高于图Ⅰ的示数

图Ⅰ中温度计的示数高于图Ⅱ的示数

图Ⅰ和图Ⅱ中温度计的示数相等，且均高于室温

（3）铅蓄电池是最常见的二次电池，放电时的化学方程式为：Pb(s) + PbO₂(s) + 2H₂SO₄(aq) = 2PbSO₄(s) + 2H₂O。负极反应式为____________________，一段时间后，负极增重48克，转移电子_______mol。

（4）如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：

①电池的负极反应式为： _________________________。

②电池工作一段时间后电解质溶液的pH__________（填“增大”“减小”或“不变”）。

Answer

298.2 AD AD G Pb +SO42—-2e—= PbSO4 1 CH4＋10OH－－8e－===CO32-＋7H2O 减小

【解析】I.由题中信息可知，白磷与氧气反应的化学方程式为P4(s)+ ５O2(g) = P4O10(s)，△H=反应物的键能总和 - 生成物的键能总和=198+498-(360)=-2982 kJ·mol－1，１mol白磷完全燃烧放出2982kJ热量，所以0.1molP4(白磷)在氧气中充分燃烧放出能量298.2kJ。

Ⅱ.(1)原电池的构成条件之一是有自发进行的氧化还原反应发生，从理论上讲，任何一个可以自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池。四个反应中只有A和D两个是可以自发进行的氧化还原反应，所以可以设计成原电池的是A和D。

（2）图I是化学腐蚀，锌与稀硫酸发生置换反应生成氢气，锌棒表面产生气泡，反应放热，能量变化主要表现为化学能转化为热能，所以温度计能显示出温度升高；图II中锌棒、铜棒、稀硫酸形成了原电池，锌是负极、铜是正极，负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应，所以可看到铜棒表面上产生气泡，由于形成原电池可以加快化学反应速率，所以可以看到II中产生气泡的速率明显比I中快，能量变化主要表现为化学能转化为电能，所以II中温度计示数没有I中高。综上所述，有关实验现象正确的是：ADG 。

(3)铅蓄电池放电时的化学方程式为Pb(s) + PbO2(s) + 2H2SO4(aq) = 2PbSO4(s) + 2H2O，负极反应式为Pb +SO42—-2e—= PbSO4 ，一段时间后，负极增重48克，增加的质量就是硫酸根的质量，可以求出硫酸根的物质的量为0.5mol，所以有0.5mol Pb转化为PbSO4，转移电子的物质的量为1mol。

(4）由图可知，此燃料电池中发生的反应为CH4+2O2+2OH- = CO32-+3H2O，正极的电极反应式较简单，可以先写出来：2O2+8e-+4H2O=8OH-，总反应减去正极的电极反应式可得负极的电极反应式，①电池的负极反应式为：CH4＋10OH－－8e－===CO32-＋7H2O 。

②由总反应可知，电池工作一段时间后，由于氢氧根不断减少，反应产物中有水，所以电解质溶液的碱性变弱，pH减小 。

点睛：燃料电池的电极反应式一般较复杂，特别是负极的电极反应式。一般可以先写出总反应的离子方程式，然后写出正极的电极反应，最后用总反应减去正极的电极反应式即得负极的电极反应式。预判一下哪个电极的反应较简单，从简单处下手，化繁为简，是通常做事的方法。