新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料,兩電極上分別通入 CH4和 O2,電解質(zhì)為 KOH 溶液.某研究小組將甲烷燃料電 池作為電源進(jìn)行氯化鎂溶液龜解實驗,電解裝置如圖所示.
請回答下列問題:
(1)甲烷燃料電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為:
 

(2)閉合開關(guān) K 后,a、b 電極上均有氣體產(chǎn)生,
其中 a 電極上的氣體可用
 
 檢驗,b 電極上得到的氣體是
 
,電解氯化鎂溶液的離子方程式為
 

(3)若甲烷通入量為 1.12L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),且反應(yīng)完全,則理論上通過電解池的電子的物質(zhì)的量為
 
,產(chǎn)生的氯氣體積為
 
L(標(biāo)準(zhǔn)狀況).
(4)已知常溫常壓下,0.25molCH4完全燃燒生成 CO2和 H2O 時,放出 222.5kJ 熱量,請寫出 CH4燃燒熱的熱化學(xué)方程式
 

(5)已知:①C(石墨)+O2(g)=CO2(g)△H1=-393.5kJ/mol
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(I)△H2=-571.6kJ/mol
③2C2H2(g)+5O2(g)═4CO2(g)+2H2O(l)△H=-2599kJ/mol
計算:C(石墨)與H2(g)反應(yīng)生成1molC2H2(g)的△H=
 
考點:原電池和電解池的工作原理,熱化學(xué)方程式
專題:電化學(xué)專題
分析:(1)甲烷燃料電池中,負(fù)極上甲烷失電子發(fā)生氧化反應(yīng);
(2)閉合K開關(guān)后,a是陽極,b是陰極,陽極上氯離子放電,用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗氯氣,陰極上氫離子放電,同時溶液中生成氫氧化鎂;
(3)根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計算;
(4)依據(jù)熱化學(xué)方程式書寫方法,標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和反應(yīng)焓變,通過題干條件計算對應(yīng)物質(zhì)燃燒反應(yīng)放出的熱量;
(5)利用蓋斯定律結(jié)合已知熱化學(xué)方程式計算反應(yīng)熱.
解答: 解:(1)甲烷燃料電池中,負(fù)極上甲烷失電子發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為:CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O,故答案為:CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O;
(2)閉合K開關(guān)后,a是陽極,b是陰極,a極上氯離子放電生成氯氣,氯氣具有氧化性能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{(lán)色,陰極上氫離子放電,同時溶液中生成氫氧化鎂沉淀,所以電池反應(yīng)的離子方程式為:Mg2++2Cl-+2H2O
 電解 
.
 
Mg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑,
故答案為:濕潤的淀粉碘化鉀試紙;氫氣;Mg2++2Cl-+2H2O
 電解 
.
 
Mg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑;
(3)若甲烷通入量為 1.12L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則甲烷的物質(zhì)的量為
1.12L
22.4L/mol
=0.05mol,由CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O,得轉(zhuǎn)移電子為0.4mol;
根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得氯氣的體積=0.4mol×
1
2
×22.4L/mol=4.48L,
故答案為:0.4mol;4.48L;
(4)0.25mol CH4完全燃燒生成CO2和液態(tài)H2O時,放出222.5kJ熱量,1mol甲烷燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放熱890kJ,反應(yīng)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;
(5)已知:①C(石墨)+O2(g)=CO2(g)△H1=-393.5kJ/mol
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(I)△H2=-571.6kJ/mol
③2C2H2(g)+5O2(g)═4CO2(g)+2H2O(l)△H=-2599kJ/mol
2C (s,石墨)+H2(g)=C2H2(g)的反應(yīng)可以根據(jù)①×2+②×
1
2
-③×
1
2
得到,
則△H=2×(-393.5kJ?mol-1)+(-571.6kJ?mol-1)×
1
2
-(-2599kJ?mol-1)×
1
2
=+226.7kJ?mol-1,
故答案為:+226.7kJ?mol-1
點評:本題考查了原電池原理的應(yīng)用、蓋斯定律的應(yīng)用等方面的知識,注意教材知識的靈活應(yīng)用是解題關(guān)鍵,難度中等.
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相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

下列元素的原子在形成不同物質(zhì)時,既能形成離子鍵,又能形成共價鍵的是( 。
A、KB、CaC、ClD、Ne

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

將表層已氧化的鋁片分別加入到鹽酸和氫氧化鈉溶液中,可能發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式為:
(1)
 

(2)
 

(3)
 

(4)
 

氫氧化鋁是
 
氫氧化物(請用“酸性”、“堿性”或“兩性”填空),請通過反應(yīng)證明(用離子方程式表示).
(5)
 

(6)
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(1)16gH2標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為:
 
;含有
 
個氫原子.
(2)標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4LNH3中含有氫原子的物質(zhì)的量為
 
;將這些氨氣溶于水配制成2L溶液后的物質(zhì)的量濃度為
 
;要使最終氨水的濃度為0.1mol/L,最終配成溶液的體積為
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

A、B、C、D四種短周期元素,它們的核電荷數(shù)依次增大;A元素原子核外只有一個電子;C元素的焰色反應(yīng)呈黃色;B元素原子L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的3倍;D原子核中的質(zhì)子數(shù)比C多6個.
回答:
(1)A是
 
,B是
 

(2)C元素最高價氧化物對應(yīng)水化物的化學(xué)式為
 

(3)C和D形成的化合物的化學(xué)鍵類型為
 
.(填“離子鍵”或“共價鍵”)
(4)D元素在周期表中的位置是第
 
周期第
 
族.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

工業(yè)制硝酸的主要反應(yīng)是:4NH3(g)+5O2(g)?4NO(g)+6H2O (g)△H=-1025KJ/mol
(1)一定溫度下,現(xiàn)將0.8mol NH3和1.5mol O2充入一恒壓密閉容器中,下列示意圖正確且能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是
 


(2)在容積為1L的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),容器內(nèi)部分物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度如下表:
時間/濃度c(NH3)(mol/L)C(O2)(mol/L)C(NO)(mol/L)
起始0.81.50
第2min0.7a0.1
第4min0.41.00.4
第6min0.41.00.4
第8min1.22.50.4
①起始時物料比c (O2):c (NH3)>1.25,其原因是
 

②反應(yīng)在第2min到第4min時O2的平均反應(yīng)速率為
 
 mol?L-1?min-1
③反應(yīng)在第2min改變了反應(yīng)條件,改變的條件可能是
 
(填字母序號).
a.使用催化劑   b.升高溫度   c.增大壓強(qiáng)   d.增加O2的濃度
④反應(yīng)在第8min改變的反應(yīng)條件可能是
 
,再次達(dá)到平衡時,NO的體積分?jǐn)?shù)
 
(填“增大”、“減小”或“不變”).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(I)在下列物質(zhì)中是同系物的有
 
;互為同分異構(gòu)體的有
 
;互為同素異形體的有
 
;互為同位素的有
 

(1)液氯   (2)氯氣   (3)白磷   (4)紅磷  (5)D   (6)T  (7)
(8)2,2-二甲基丁烷   (9)CH2=CH-CH3(10)
(II)下列物質(zhì)除雜,請選擇合適的方法填空
A、結(jié)晶或重結(jié)晶        B、CaO,蒸餾        C、萃取分液
D、飽和Na2CO3溶液,分液         E、蒸餾         F、溶解,過濾
(1)酒精(水)
 
   (2)壬烷(己烷)
 

(3)乙酸乙酯(乙醇)
 
   (4)溴水(水)
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

3.01×1023個氨分子含
 
mol NH3分子,
 
mol H原子,
 
摩爾質(zhì)子,
 
個電子.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

對下列事實的解釋,反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式正確的是( 。
A、盛放燒堿的試劑瓶不能用玻璃塞:SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
B、工業(yè)用FeCl3溶液腐蝕銅線路板:Fe3++Cu=Fe2++Cu2+
C、酸性KI淀粉溶液久置后變藍(lán):4I-+O2+2H2O=2I2+4OH-
D、食醋浸泡有水垢的暖壺或水壺,清除其中的水垢:2H++CaCO3=Ca2++H2O+CO2

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