Question

氢气是未来最理想的能源，最近科学家研制出利用太阳能产生激光，在二氧化钛(TiO₂)表面作用使海水分解得到氢气的新技术：2H₂O2H₂↑＋O₂↑。制得的氢气可用于燃料电池。请回答下列问题：

(1)太阳光分解海水时，实现了_____能转变为_______能，二氧化钛作_______。生成的氢气用于燃料电池时，实现了_______能转变为_______能。太阳光分解海水的反应属于_______(填“放热”或“吸热”)反应。

(2)某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质，两极上发生的电极反应分别为：A极：2H₂＋2O^2-－4e^-=2H₂O；B极：O₂＋4e^-=2O^2-，则A极是电池的________极；电子从该极________(填“流入”或“流出”)。

(3)请根据下列信息，写出H₂燃烧热的热化学方程式________。

 

H₂O(l) = H₂O(g) ΔH = +44kJ/mol

Answer

太阳 化学 催化剂 化学 电 吸热 负 流出 H2(g) +O2(g) = H2O(l) ΔH = -289kJ/mol

【解析】

(1)水在催化剂和激光条件下分解，属于吸热反应，

(2)根据原电池原理分析，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，电流从正极流出，电子的方向与电流相反；

(3)由燃烧热的定义及盖斯定律书写；

(1) 科学家利用太阳能在催化剂（二氧化钛）作用下，使海水分解生成氢气和氧气，在这个过程中太阳能转变为化学能，生成的氢气用于燃料电池时，是把化学能转变为电能，氢气在氧气中燃烧是放热反应，水分解为氧气和氢气是吸热反应；答案是：太阳； 化学； 催化剂 ；化学； 电；吸热；

(2)氢氧燃料电池工作时， 氢气在负极发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应，A极反应为2H2＋2O2-－4e-=2H2O，氢气失去电子发生氧化反应，所以A极是负极，原电池中电流从正极流出，电子的流向与电流方向相反，所以电子从负极流出，即电子从A极流出，答案为：负；流出；

(3) ΔH=反应物的键能总和—生成物的键能总和，由信息可知反应①H2(g)+O2(g)=H2O(g)的ΔH=(436+249-930) kJ/mol=-245 kJ/mol，又知反应②H2O(l) = H2O(g) ΔH = +44kJ/mol，H2的燃烧热是指1mol H2完全燃烧生成稳定的氧化物即液态水所放出的热量，根据盖斯定律，用反应①-②可得到：H2(g) +O2(g) = H2O(l) ΔH =(-245-44) kJ/mol= -289kJ/mol，答案为：H2(g) +O2(g) = H2O(l) ΔH = -289kJ/mol。