Question

（6分）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） △H₁= —1214 kJ/mol

②2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g)  △H₂= —566 kJ/mol

則表示甲烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式                                     。

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

（3）某同學(xué)利用甲烷燃料電池設(shè)計了一種電解法制取Fe(OH)₂的實驗裝置（如下圖所示），通電后，溶液中產(chǎn)生大量的白色沉淀，且較長時間不變色。下列說法中正確的是       （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(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，進行反應(yīng)：

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

實驗組	溫度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	達到平衡所需時間/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實驗1中，以v (H₂)表示的平均反應(yīng)速率為               。

②實驗3跟實驗2相比，改變的條件可能是                  （答一種情況即可）。

 

Answer 1

【答案】

（10分）

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

（2）CH₄－ 8e^-+ 10 OH^- CO₃^2-+ 7H₂O；

（3） B、D ；

（4）①  0.16mol/(L·min)  ②使用了催化劑；加大了壓強（任答一種）

【解析】（1）燃燒熱是在一定條件下，1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量，所以根據(jù)蓋斯定律可知，（①＋②）÷2即得到CH₄（g）+2O₂（g）CO₂（g）+2H₂O（l），則燃燒熱是△H＝（ —1214 kJ/mol－566 kJ/mol）÷2＝－890 kJ/mol。

（2）原電池中分解失去電子，正極得到電子，所以甲烷再負極通入，氧氣再正極通入。由于電解質(zhì)是堿性溶液，所以負極的電極反應(yīng)式是CH₄－ 8e^-+ 10 OH^- CO₃^2-+ 7H₂O。

（3）A電極收集氣體，說明該氣體一定是氫氣，所以A電極是陰極，則a是負極，b是正極，選項A不正確；由于陽極是金屬鐵，所以可以利用氯化鈉作電解液，來增強溶液的導(dǎo)電性，選項B正確；選項C不正確，陰極可以不用鐵；陰極是氫離子放電生成氫氣，選項D正確，答案選BD。

（4）①平衡時生成CO₂是1.6mol，則必然生成氫氣1.6mol，所以氫氣的反應(yīng)速率是＝0.16mol/(L·min)。

②實驗3跟實驗2相比，平衡狀態(tài)相同，但達到平衡的時間減少，所以改變的條件應(yīng)該是使用了催化劑；由于反應(yīng)前后條件不變，所以也可能是加大了壓強。