Question

碳和碳的化合物在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)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(chǎn)和生活。

已知：①2CH4（g）+3O2（g）=2CO（g）+4H2O（l） △H= —1214 kJ/mol

②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H= —566 kJ/mol

則表示甲烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式 。

（2） 將兩個(gè)石墨電極插入KOH溶液中，向兩極分別通入CH4和O2，構(gòu)成甲烷燃料電池。其負(fù)極電極反應(yīng)式是： 。

（3）某同學(xué)利用甲烷燃料電池設(shè)計(jì)了一種電解法制取Fe(OH)2的實(shí)驗(yàn)裝置（如下圖所示），通電后，溶液中產(chǎn)生大量的白色沉淀，且較長(zhǎng)時(shí)間不變色。下列說(shuō)法中正確的是 （填序號(hào)）

A．電源中的a一定為正極，b一定為負(fù)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(yīng)是：2H+ + 2e－= H2↑

（4）將不同量的CO（g）和H2O（g）分別通入體積

為2L的恒容密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)：

CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g），得到如下三組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	達(dá)到平衡所需時(shí)間/min
H2O	CO	CO2
1	650	2	4	1．6	5
2	900	1	2	0．4	3
3	900	1	2	0．4	1

 

①實(shí)驗(yàn)1中，以v (H2)表示的平均反應(yīng)速率為 。

②實(shí)驗(yàn)3跟實(shí)驗(yàn)2相比，改變的條件可能是 （答一種情況即可）

 

Answer 1

（1）CH4（g）+2O2（g）CO2（g）+2H2O（l） △H1=—890KJ．mol-1

（2）CH4-8e-+ 10 OH- CO32-+ 7H2O；

（3） B、D ；

（4）① 0．16mol/(L·min) ②使用了催化劑；加大了壓強(qiáng)（任答一種）

【解析】

試題分析：（1）甲烷完全燃燒生成二氧化碳?xì)怏w和液態(tài)水，所以甲烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式中甲烷的物質(zhì)的量是1mol，將①②相加除以2可得，答案是CH4（g）+2O2（g）CO2（g）+2H2O（l） △H1=—890KJ．mol-1

（2）負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，所以甲烷在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，結(jié)合電解質(zhì)溶液，負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH4- 8e-+ 10 OH- CO32-+ 7H2O；

（3）A、電解過(guò)程中兩極分別是H+和Fe放電生成氫氣和亞鐵離子，所以兩極哪端都可以生成氫氣，a不一定為正極，b不一定為負(fù)極，但a為正極，b為負(fù)極，效果較好，錯(cuò)誤；B、在裝置中鐵一定作陽(yáng)極，所以氯化鈉溶液是電解質(zhì)溶液，不影響陽(yáng)極Fe放電生成亞鐵離子，陰極H+放電生成氫氣，正確；C、裝置中鐵一定作陽(yáng)極，陰極可以是鐵，也可以是其他惰性電極，錯(cuò)誤；D、陰極H+放電生成氫氣，正確，答案選BD。

（4）①實(shí)驗(yàn)1中，CO2的濃度增加0．8mol/L，所以氫氣濃度也增加0．8mol/L，v (H2)= 0．8mol/L/5min=0．16mol/(L·min);

②實(shí)驗(yàn)3跟實(shí)驗(yàn)2相比，到達(dá)平衡時(shí)間縮短，說(shuō)明反應(yīng)速率加快，反應(yīng)溫度、各物質(zhì)的物質(zhì)的量均未變，所以可能是使用了催化劑或增大壓強(qiáng)。

考點(diǎn)：考查蓋斯定律得應(yīng)用，電化學(xué)理論的應(yīng)用，反應(yīng)速率的計(jì)算及條件對(duì)反應(yīng)速率的影響判斷