Question

（1）天然氣是人們?nèi)粘Ｉ�活中的清潔能源．已知�?br />①CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）；△H₁=-890.3kJ?mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂ （g）；△H₂=-566kJ?mol^-1
則反應(yīng)2CH₄（g）+3O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l）的△H=______．
（2）甲烷燃料電池的化學(xué)方程式為CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O．某甲烷燃料電池以甲烷為燃料，以空氣為氧化劑，以熔融的K₂CO₃（其中不含O^2-和HCO₃^-）為電解質(zhì)，以具有催化作用和導(dǎo)電性能的稀土金屬為電極．該燃料電池的負(fù)極電極反應(yīng)式為：CH₄-8e^-+4CO₃^2-=5CO₂+2H₂O，則其正極電極反應(yīng)式為______；為使電解質(zhì)的組成保持穩(wěn)定，使該燃料電池長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，在通入的空氣中必須加入______物質(zhì)．
（3）以該燃料電池為電源，以鉑作電極電解1000g 4.55%的NaOH溶液，一段時(shí)間后，溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變?yōu)?.00%，則陽極產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為______L．

Answer 1

【答案】分析：（1）利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱；
（2）根據(jù)正極發(fā)生還原反應(yīng)書寫正極反應(yīng)式并判斷需要補(bǔ)充的物質(zhì)；
（3）根據(jù)溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化判斷電解水的質(zhì)量，由此計(jì)算生成氧氣的體積．
解答：解：（1）已知：①CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）；△H₁=-890.3kJ?mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂ （g）；△H₂=-566kJ?mol^-1
利用蓋斯定律，①×2-②可得：2CH₄（g）+3O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l）△H=（-890.3kJ?mol^-1）×2-（-566kJ?mol^-1）=-1214.6 kJ?mol^-1，故答案為：-1214.6 kJ?mol^-1；
（2）甲烷燃料電池以甲烷為燃料，以空氣為氧化劑，以熔融的K₂CO₃（其中不含O^2-和HCO₃^-）為電解質(zhì)，電池負(fù)極反應(yīng)為CH₄-8e^-+4CO₃^2-=5CO₂+2H₂O，正極反應(yīng)為O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-，總反應(yīng)為CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O，由于通入空氣的一極是電源的正極，正極上消耗二氧化碳，為使電解質(zhì)的組成保持穩(wěn)定，使該燃料電池長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，在通入的空氣中必須加入CO₂，故答案為：O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-； CO₂；
（3）設(shè)1000g 4.55%的NaOH溶液，溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變?yōu)?.00%時(shí)電解水的質(zhì)量為x，則%，x=90（g），
根據(jù)電解水的化學(xué)方程式：2H₂O2H₂↑+O₂↑，生成O₂的物質(zhì)的量為×=2.5mol，
則陽極產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.5mol×22.4L/mol=56L，
故答案為：56．
點(diǎn)評(píng)：本題考查電化學(xué)和熱化學(xué)知識(shí)．在理解所學(xué)各部分化學(xué)知識(shí)的本質(zhì)區(qū)別與內(nèi)在聯(lián)系的基礎(chǔ)上，運(yùn)用所掌握的知識(shí)進(jìn)行必要的分析、類推或計(jì)算，解釋、論證一些具體化學(xué)問題．本題難度不大，注意把握蓋斯定律的應(yīng)用和電極方程式的書寫．