Question

能源是國民經濟發(fā)展的重要基礎，我國目前使用的能源主要是化石燃料．
（1）在25℃、101kPa時，16gCH₄完全燃燒生成液態(tài)水時放出的熱量是890.31kJ，則CH4燃燒的熱化學方程式為

 

．
（2）已知：C（s）+O₂（g）═CO₂（g）；△H=-437.3kJ?mol^-1
H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H2O（g）；△H=-285.8kJ?mol^-1
CO（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）；△H=-283.0kJ?mol^-1
則煤氣化反應C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）的焓變△H=

 

．
（3）如圖所示組成閉合回路，其中，甲裝置中CH₄為負極，O₂和CO₂的混合氣體為正極，稀土金屬材料為電極，以熔融碳酸鹽為電解質；乙裝置中a、b為石墨，b極上有紅色物質析出，CuSO₄溶液的體積為200mL．
①甲裝置中CO₃^2-向

 

極移動（填“正”或“負”），d極上的電極反應式為

 

．
②乙裝置中a極上的電極反應式為

 

．若在a極產生112mL（標準狀況）氣體，則甲裝置中消耗CH₄

 

 mL（標準狀況）．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,原電池和電解池的工作原理

專題：化學反應中的能量變化,電化學專題

分析：（1）根據熱化學方程式的書寫方法可知，化學計量數(shù)與反應熱成正比，并注意標明物質的聚集狀態(tài)來解答；
（2）根據熱化學方程式和蓋斯定律計算得到，反應焓變與反應過程無關；
（3）①根據電解池中b析出Cu，說明b為陰極，則c為負極，d為正極；電池中陰離子向負極移動；燃料電池中正極上氧氣得電子生成碳酸根離子；
②a為陽極，陽極上氫氧根離子失電子生成氧氣；根據串聯(lián)電路中轉移的電子守恒分析計算．

解答： 解：（1）16g即1molCH₄在氧氣中燃燒生成CO₂和液態(tài)水，放出890.31kJ熱量，則熱化學方程式為：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.31KJ/mol，
故答案為：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.31KJ/mol； 
（2）①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₁=-437.3kJ?mol^-1 
②H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H₃=-285.8kJ?mol^-1
③CO（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）△H=-283.0kJ?mol^-1
依據蓋斯定律①-②-③，得到：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=-437.3-（-285.8）-（-283.0）=+131.5kJ?mol^-1，
故答案為：+131.5kJ?mol^-1；
（3）①根據電解池中b析出Cu，說明b為陰極，則c為負極，d為正極；電池中陰離子向負極移動，則甲裝置中CO₃^2-向負極移動；燃料電池中正極上氧氣得電子生成碳酸根離子，則電極反應式為：O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-，
故答案為：負；O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-；
②a為陽極，陽極上氫氧根離子失電子生成氧氣，其電極反應式為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
a極產生的是氧氣，氧氣的物質的量為

0.112L

22.4L/mol

=0.005mol，根據電極反應為：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-，所以轉移電子的物質的量為0.02mol，根據電池的負極電極反應是CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，當轉移0.02mol電子時，消耗CH₄為0.02×

1

8

mol=0.0025mol，則CH₄在（標準狀況）的體積V=nVm=0.0025mol×22.4L/mol=0.056L=56ml，
故答案為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；56．

點評：本題考查熱化學方程式書寫、蓋斯定律的計算應用、原電池原理和電解池原理的應用等，側重于反應原理的應用的考查，題目難度中等，注意把握串聯(lián)電路中轉移的電子物質的量相同，據此計算反應或生成的氣體的物質的量．