Question

6．（1）在298K時(shí)，1molCH₄在氧氣中完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水，放出熱量890.0kJ．寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.0kJ/mol．現(xiàn)有CH₄和CO的混合氣體0.75mol，完全燃燒后，生成CO₂氣體和18克液態(tài)水，并放出515kJ熱量，則CH₄和CO的物質(zhì)的量分別為0.5mol、0.25mol．
（2）堿性乙醇燃料電池易儲(chǔ)存，易推廣，對(duì)環(huán)境污染小，具有非常廣闊的發(fā)展前景．該燃料電池中，使用鉑作電極，KOH溶液做電解質(zhì)溶液．請(qǐng)寫出該燃料電池負(fù)極上的電極反應(yīng)式為C₂H₆O+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O．
（3）用乙醇燃料電池電解400mL 飽和食鹽水裝置可簡單表示如圖：該裝置中發(fā)生電解反應(yīng)的方程式為2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH；當(dāng)陰極產(chǎn)生448mL氣體（體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)得）時(shí)，停止電解，將電解后的溶液混合均勻，溶液的pH為13．（不考慮氣體的溶解及溶液體積的變化）

Answer 1

分析 （1）依據(jù)熱化學(xué)方程式書寫方法解答，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和反應(yīng)焓變；根據(jù)H元素守恒計(jì)算CH₄的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算CO的物質(zhì)的量；
（2）原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，乙醇燃料電池中，乙醇被氧化，所以負(fù)極為乙醇在堿性溶液中失去電子生成碳酸根離子；
（3）根據(jù)兩個(gè)電極與電源的連接方式判斷電解池的陰陽極，寫出電解飽和食鹽水的方程式；然后根據(jù)電解飽和食鹽水中兩極的反應(yīng)判斷反應(yīng)現(xiàn)象，計(jì)算出生成氫氧化鈉的物質(zhì)的量，最后計(jì)算出溶液的pH．

解答 解：（1）在298K時(shí)，1mol CH₄在氧氣中完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水，放出熱量890.0kJ，則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.0kJ/mol，
18克液態(tài)水的物質(zhì)的量=$\frac{18g}{18g/mol}$=1mol，根據(jù)H原子守恒可知n（CH₄）=$\frac{1mol×2}{4}$=0.5mol，故n（CO）=0.75mol-0.5mol=0.25mol，
故答案為：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.0kJ/mol；0.5；0.25；
（2）在乙醇燃料電池中，負(fù)極上是燃料乙醇發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，在堿性環(huán)境下的電極反應(yīng)為：C₂H₆O+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O，
故答案為：C₂H₆O+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O；
（3）根據(jù)圖示可知，左側(cè)的電極連接電源的負(fù)極，為電解池的陰極，所以左側(cè)發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣；右側(cè)連接原電池的直接，所以電解池的右側(cè)為陽極，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，電極飽和食鹽水的方程式為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH；陰極生成標(biāo)況下的448mL氣體，該氣體為氫氣，標(biāo)況下448mL氫氣的物質(zhì)的量為0.02mol，根據(jù)反應(yīng)方程式2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH可知，生成0.02mol氫氣會(huì)生成0.04mol氫氧化鈉，則該溶液中氫氧根離子濃度為：c（OH^-）=c（NaOH）=$\frac{0.04mol}{0.4L}$=0.1mol/L，溶液中氫離子濃度為：1×10^-13mol/L，溶液的pH=13，
故答案為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH；13．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式的書寫、原電池工作原理及電極反應(yīng)式的書寫，題目難度中等，注意掌握熱化學(xué)方程式的書寫原則，能夠根據(jù)蓋斯定律及已知熱化學(xué)方程式寫出新的熱化學(xué)方程式；明確原電池、電解池工作原理，能夠正確書寫電極反應(yīng)式．