Question

【題目】天然氣的主要成分甲烷燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式是：CH4(g) + 2O2(g) == CO2(g) + 2H2O（l） ΔH== －889.6kJ/mol。請回答下列問題：

（1）反應物能量總和________（填“大于”、“小于”或“等于”）生成物能量總和。

（2）若1 mol甲烷完全燃燒生成二氧化碳和水蒸氣，則放出的熱量___________（填“＞”、“＜”或“＝”）889.6kJ。

（3）已知氫氣燃燒生成液態(tài)水的熱化學方程式是：2H2(g)+O2(g) ===2H2O（l） ΔH =－572kJ/mol ，則相同質(zhì)量的甲烷和氫氣，完全燃燒生成液態(tài)水，放熱較多的是________。

（4）如圖所示的裝置是由CH4 、O2和KOH溶液組成的新型燃料電池。

①該電池的負極是______(填“a”或“b”)電極，該極的電極反應式是_____。

②電池工作一段時間后電解質(zhì)溶液的pH________(填“增大”、“減小”或“不變”)。

Answer 1

【答案】大于 < 氫氣 a CH4＋10OH－－8e－===CO32－＋7H2O 減小

【解析】

（1）已知CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣889.6kJ/mol，反應是放熱反應，所以反應物能量總和大于生成物能量總和，故答案為：大于；

（2）水蒸氣轉(zhuǎn)化為液態(tài)水要放出熱量，所以1mol甲烷完全燃燒生成二氧化碳和水蒸氣，放出的熱量小于889.6kJ，故答案為：＜；

（3）已知CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣889.6kJ/mol，2H2（g）+O2（g）=2H2O△H=﹣572kJ/mol，則1g甲烷完全燃燒放出的熱量為×889.6kJ=55.6kJ，1g氫氣完全燃燒放出的熱量為×572kJ=143kJ，所以相同質(zhì)量的甲烷和氫氣，完全燃燒生成液態(tài)水，氫氣放的熱量較多，故答案為：氫氣；

（4）①該電池的負極是CH4，電極a為負極，發(fā)生氧化反應，電極反應式為：CH4+10OH﹣﹣8e﹣═CO32﹣+7H2O，故答案為：a；CH4＋10OH－－8e－===CO32－＋7H2O；

②總的電極反應式為CH4+2OH﹣+2O2=CO32﹣+3H2O，由總的電極反應式可知：氫氧根離子不斷被消耗，且反應中生成水，則氫氧根離子的濃度減小，所以溶液的pH值減小，故答案為：減小。