Question

12．碳和碳的化合物在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用非常廣泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一種理想，更是一種值得期待的新的生活方式．
（1）甲烷燃燒放出大量的熱，可作為能源用于人類的生產(chǎn)和生活．
已知：①2CH₄（g）+3O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l）△H=-1214kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566kJ/mol
則表示甲烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890kJ/mol．
（2）將兩個(gè)石墨電極插入KOH溶液中，向兩極分別通入CH₄和O₂，構(gòu)成甲烷燃料電池．其負(fù)極電極反應(yīng)式是：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O．
（3）某同學(xué)利用甲烷燃料電池設(shè)計(jì)了一種電解法制取Fe（OH）₂的實(shí)驗(yàn)裝置（如圖所示），通電后，溶液中產(chǎn)生大量的白色沉淀，且較長(zhǎng)時(shí)間不變色．下列說(shuō)法中正確的是ABD（填序號(hào)）
A．電源中的a一定為正極，b一定為負(fù)極
B．可以用NaCl溶液作為電解液
C．A、B兩端都必須用鐵作電極
D．陰極發(fā)生的反應(yīng)是：2H⁺+2e^-=H₂↑

Answer 1

分析 （1）①2CH₄（g）+3O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l）△H=-1214kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566kJ/mol
由蓋斯定律可知，$\frac{①+②}{2}$$\frac{①-②}{2}$得到CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）；
（2）負(fù)極上甲烷失去電子生成碳酸根離子；
（3）A．A端做陽(yáng)極是鐵，B端析出氫氣可驅(qū)趕原溶液中溶解的少量氧氣；
B．陽(yáng)極上鐵失電子得到亞鐵離子，陰極上氫離子放電，所以可以電解質(zhì)溶液可以選取氯化鈉溶液；
C．陽(yáng)極應(yīng)該用鐵電極，陰極用惰性電極亦可；
D．陰極上得電子生成氫氣．

解答 解：（1）①2CH₄（g）+3O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l）△H=-1214kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566kJ/mol
由蓋斯定律可知，$\frac{①+②}{2}$$\frac{①-②}{2}$得到CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l），△H=$\frac{-1214+（-566）}{2}$kJ/mol=-890kJ/mol，
甲烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式為CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890kJ/mol，
故答案為：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890kJ/mol；
（2）堿性甲烷燃料電池，具有還原性的燃料甲烷為原電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，
故答案為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
（3）A．因?yàn)樯�成的氫氣將裝置中原有氧氣帶出，且氫氣的密度小于水，所以氫氣從B端陰極析出，A電極則是鐵做陽(yáng)極失去電子生成亞鐵離子，所以“a”為正極，“b”為負(fù)極，故A正確；
B．因?yàn)殛?yáng)極是鐵，活潑電極作陽(yáng)極時(shí)，陽(yáng)極材料鐵失電子生成亞鐵離子，陰極上氫離子放電，生成氫氣，所以能生成氫氧化亞鐵白色沉淀，則電解液選用NaCl溶液不影響實(shí)驗(yàn)，故B正確；
C．陽(yáng)極應(yīng)該用鐵電極，陰極可以是鐵也可以是其他惰性電極，故C錯(cuò)誤；
D．陽(yáng)極應(yīng)該用鐵電極，陰極可以是鐵也可以是其他惰性電極，陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，氫氣能防止氫氧化亞鐵被氧化而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗，所以電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-=H₂↑或2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，故D正確；
故答案為：ABD．

點(diǎn)評(píng) 本題考查熱化學(xué)方程式及電化學(xué)，為高頻考點(diǎn)，把握蓋斯定律的應(yīng)用、電極反應(yīng)的書寫為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，綜合性較強(qiáng)，題目難度不大．