Question

能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，我國(guó)目前使用的能源主要是化石燃料．
（1）在25℃、101kPa時(shí)，16gCH₄完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出的熱量是890.31kJ，則CH4燃燒的熱化學(xué)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(yīng)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(fù)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(zhì)；乙裝置中a、b為石墨，b極上有紅色物質(zhì)析出，CuSO₄溶液的體積為200mL．
①甲裝置中CO₃^2-向

 

極移動(dòng)（填“正”或“負(fù)”），d極上的電極反應(yīng)式為

 

．
②乙裝置中a極上的電極反應(yīng)式為

 

．若在a極產(chǎn)生112mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體，則甲裝置中消耗CH₄

 

 mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．

Answer 1

考點(diǎn)：用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,原電池和電解池的工作原理

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,電化學(xué)專題

分析：（1）根據(jù)熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)方法可知，化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)熱成正比，并注意標(biāo)明物質(zhì)的聚集狀態(tài)來(lái)解答；
（2）根據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到，反應(yīng)焓變與反應(yīng)過(guò)程無(wú)關(guān)；
（3）①根據(jù)電解池中b析出Cu，說(shuō)明b為陰極，則c為負(fù)極，d為正極；電池中陰離子向負(fù)極移動(dòng)；燃料電池中正極上氧氣得電子生成碳酸根離子；
②a為陽(yáng)極，陽(yáng)極上氫氧根離子失電子生成氧氣；根據(jù)串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移的電子守恒分析計(jì)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(xué)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(jù)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(jù)電解池中b析出Cu，說(shuō)明b為陰極，則c為負(fù)極，d為正極；電池中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，則甲裝置中CO₃^2-向負(fù)極移動(dòng)；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(yīng)式為：O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-，
故答案為：負(fù)；O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-；
②a為陽(yáng)極，陽(yáng)極上氫氧根離子失電子生成氧氣，其電極反應(yīng)式為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
a極產(chǎn)生的是氧氣，氧氣的物質(zhì)的量為

0.112L

22.4L/mol

=0.005mol，根據(jù)電極反應(yīng)為：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-，所以轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.02mol，根據(jù)電池的負(fù)極電極反應(yīng)是CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.02mol電子時(shí)，消耗CH₄為0.02×

1

8

mol=0.0025mol，則CH₄在（標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)評(píng)：本題考查熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)、蓋斯定律的計(jì)算應(yīng)用、原電池原理和電解池原理的應(yīng)用等，側(cè)重于反應(yīng)原理的應(yīng)用的考查，題目難度中等，注意把握串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移的電子物質(zhì)的量相同，據(jù)此計(jì)算反應(yīng)或生成的氣體的物質(zhì)的量．