Question

（16分）（1）在298K時，1molCH4在氧氣中完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水，放出熱量890．0 kJ。寫出該反應的熱化學方程式 �，F(xiàn)有CH4和CO的混合氣體0．75mol，完全燃燒后，生成CO2氣體和18g液態(tài)水，并放出515kJ熱量，則CH4的物質的量為 。

（2）利用該反應設計一個燃料電池：用氫氧化鉀溶液作電解質溶液，多孔石墨做電極，在電極上分別通入甲烷和氧氣。通入甲烷氣體的電極應為 極（填寫“正”或“負”），該電極上發(fā)生的電極反應式為 。

（3）在下圖所示實驗裝置中總反應的方程式為 ；

如果起始時盛有1000mL pH=5的硫酸銅溶液（25℃，CuSO4足量），一段時間后溶液的pH變?yōu)?，此時可觀察到的現(xiàn)象是 ；

若要使溶液恢復到起始濃度（溫度不變，忽略溶液體積的變化），可向溶液中加入 （填物質名稱），其質量約為 。

Answer 1

（1）CH4(g)+ 2O2(g)==CO2(g)+ 2H2O(l) △H = -890．0kJ/mol 0．5 （2）負 CH4—8e- + 10OH- == CO32- + 7H2O （3）2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑石墨電極表面有氣泡產(chǎn)生，鐵電極上附著一層紅色物質，溶液顏色變淺 氧化銅(/碳酸銅 ) 4g 或 6．2g

【解析】

試題分析：（1）燃燒熱就是1mol物質完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量。根據(jù)題意CH4的燃燒熱化學方程式為：CH4(g)+ 2O2(g)==CO2(g)+ 2H2O(l) △H = -890．0kJ/mol，水只能由CH4燃燒生成，18g液態(tài)水的物質的量為1mol,根據(jù)反應中的計量數(shù)關系，生成1mol水需要消耗CH4物質的量為0．5mol，（2）燃料電池中燃料反應的一極是負極，發(fā)生的電極反應為CH4—8e- + 10OH- == CO32- + 7H2O ．（3）根據(jù)電子的移動方向知道石墨做陽極，F(xiàn)e做陰極，裝置就是電解CuSO4溶液，方程式為2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑，Cu2+在陰極放電，生成銅單質，那么鐵電極上附著一層紅色物質，CuSO4溶液顏色變淺，Cl-在陽極放電生成Cl2，石墨電極表面有氣泡產(chǎn)生。溶液的pH變?yōu)?則c(H+)=0．1mol/L,n(H+)=0．1mol/L×1L=0．1mol,則生成的H2SO4物質的量為0．05mol，溶液中減少了Cu和O2，相當于減少的是CuO，根據(jù)少什么就加什么，可以加入CuO，質量為0．05mol×80g/mol=4．0g，也可加入碳酸銅，質量為0．05mol×124g/mol=6．2g

考點：熱化學方程式的書寫和計算，燃料電池電極反應的書寫，電解池的有關反應方程式的書寫和計算。