Question

13．碳和碳的化合物在人類生產、生活中的應用非常廣泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一種理想，更是一種值得期待的新的生活方式．
（1）甲烷燃燒放出大量的熱，可作為能源用于人類的生產和生活．若4g甲烷完全燃燒生成液態(tài)水放出熱量222.5KJ，請寫出甲烷燃燒熱的熱化學方程式：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890KJ．mol^-1．
（2）①將兩個石墨電極插入KOH溶液中，向兩極分別通入CH₄和O₂，構成甲烷燃料電池．負極電極反應式是：CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O．
②某同學利用甲烷燃料電池設計了一種電解法制取Fe（OH）₂的實驗裝置（如圖所示），通電后，溶液中產生大量的白色沉淀，且較長時間不變色．下列說法中正確的是BD（填序號）
A．電源中的a一定為正極，b一定為負極
B．可以用NaCl溶液作為電解液
C．A、B兩端都必須用鐵作電極
D．陰極發(fā)生的反應是：2H⁺+2e^-═H₂↑
③若將所得Fe（OH）₂沉淀暴露在空氣中，反應的化學方程式為4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃．
（3）甲醇廣泛用作燃料電池的燃料，可用天然氣來合成，已知：
①2CH₄（g）+O₂（g）═2CO（g）+4H₂（g）  ?H=-71kJ/mol
②CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（l）  ?H=-90.5kJ/mol
③CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l） ?H=-890kJ/mol
則甲醇燃燒熱的熱化學方程式為2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1528kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）根據蓋斯定律，由$\frac{①+②}{2}$可得到甲烷燃燒熱的熱化學反應方程式；
（2）①甲烷堿性燃料電池中，甲烷為負極，失去電子發(fā)生氧化反應；
②通電后，溶液中產生大量的白色沉淀，且較長時間不變色，由圖可知B應為陽極，且B為Fe電極，A為陰極，氫離子放電，以此來分析；
③氫氧化亞鐵在空氣中被氧化為氫氧化鐵；
（3）根據蓋斯定律，由已知熱化學方程式構造目標熱化學方程式．

解答 解：（1）由①2CH₄（g）+3O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l）△H₁=-1214kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566kJ/mol
根據蓋斯定律，由$\frac{①+②}{2}$可得甲烷燃燒熱的熱化學反應方程式為CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890KJ．mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890KJ．mol^-1；
（2）①甲烷堿性燃料電池中，甲烷為負極，失去電子發(fā)生氧化反應，負極反應為CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O，
故答案為：CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O；
②通電后，溶液中產生大量的白色沉淀，且較長時間不變色，由圖可知B應為陽極，且B為Fe電極，A為陰極，氫離子放電，
A．電源中的a與A相連，則a為負極，b與B相連，則b為正極，故A錯誤；
B．可以用NaCl溶液作為電解液，陰極氫離子放電生成堿，故B正確；
C．A的電極材料任選，而B電極一定為Fe，故C錯誤；
D．陰極氫離子放電，其電極反應為2H⁺+2e^-=H₂↑，故D正確；
故答案為：BD；
③氫氧化亞鐵在空氣中被氧化為氫氧化鐵，現象為白色沉淀迅速轉化為灰綠色最后變化為紅褐色，反應的化學方程式為4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，
故答案為：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
（3）根據蓋斯定律，（3）×2-（1）-（2）×2得2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1528kJ/mol，
故答案為：2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1528kJ/mol．

點評 本題為小綜合習題，注重蓋斯定律的應用、熱化學方程式書寫、原電池等熱點進行考查，綜合性較強，對學生基本能力和基礎知識的要求較高，題目難度中等．