Question

（Ⅰ）碳和碳的化合物在人类生产、生活中的应用非常广泛。“低碳生活”不再只是一种理想，更是一种值得期待的生活方式。
（1）甲烷燃烧时放出大量的热，可作为能源应用于人类的生产和生活。
（2）将两个石墨电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH₄和O₂，构成甲烷燃料电池。其负极电极反应式是：                           。
（3）将不同量的CO（g）和H₂O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：
，得到如下三组数据：

①实验1中，以v（ H₂）表示的平均反应速率为：     。
②该反应的正反应为     （填“吸”或“放”）热反应；
③若要实验3达到与实验2相同的平衡状态（即各物质的体积分数分别相等），则a、b应满足的关系是       （用含a、b的数学式表示）。
（Ⅱ）某小组运用工业上离子交换膜法制烧碱的原理，用如下图所示装置电解K₂SO₄溶液。
①该电解槽中通过阴离子交换膜的离子数      （填“>”“<”或“一”）通过阳离子交换膜的离子数；
②图中a、b、c、d分别表示有关溶液的pH，则a、b、c、d由小到大的顺序为              ；
③电解一段时间后，B出口与C出口产生气体的质量比为             。

Answer 1

（Ⅰ）(1) －890.3 kJ/mol  （2分）
(2) CH₄ －8e^－＋10OH ^- ==CO₃ ^2- +7H₂O    （2分）
(3) ①0.16 mol·L^－1·min^－1　 （2分）           ②放　（1分）
③a∶b＝1∶2(或b＝2a)    （2分）
（Ⅱ）①  <    （1分）
② b<a<c<d　 （2分）。        ③ 8∶1   （2分）

试题分析：（1）将两个方程式相加再除以2即得所求的反应，故所求反应的ΔH=（ΔH₁+ΔH₂）/2，带入数值可得ΔH=－890.3 kJ/mol；（2）原电池中负极发生氧化反应，故通入甲烷的一极为负极，甲烷失去电子，在碱性条件下生成碳酸根离子；(3)①根据表格中的CO的起始量和平衡量可得转化量为1.6mol，生成氢气的物质的量为1.6mol，浓度变化量为0.8mol/L，再除以时间5分钟可得0.16 mol·L^－1·min^－1②温度升高，CO的转化率减小，说明升高温度平衡向左移动，故正反应为放热反应；③若要实验3达到与实验2相同的平衡状态，则只要划归为原比即可，水和一氧化碳的起始值满足1:2，即a：b=1:2；（Ⅱ）①左边消耗2个氢氧根离子需要移动一个硫酸根离子来满足左边溶液的电荷守恒，右边消耗2个氢离子就需要移动2个钾离子来满足溶液电荷守恒，故通过阴离子交换膜的离子数小于通过阳离子交换膜的离子数；②左边接电源的正极，是阳极，在阳极上OH^-放电生成氢离子，使pH减小，右边是阴极，在阴极上，氢离子放电生成氢氧根离子使pH增大，故b<a<c<d③根据两极上转移电子数目相等，在阳极上生成的氧气和阴极上生成的氢气的物质的量之比为1:2，质量比为8:1。