Question

能源是人类社会生活和社会发展的基础．请阅读以下材料，回答有关问题：
（1）在农村推广建造沼气池，不仅能有效地利用

生物质

能，还能为农业生产提供优良的肥料．已知标准状况下11.2L甲烷完全燃烧生成液态水时放出445kJ的热量，请写出甲烷燃烧的热化学方程式

CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890KJ/mol

．
（2）某研究人员设计了如右图甲所示的甲烷燃料电池．则该燃料电池的负极是

a

（填a或b）．若以该电池为电源，石墨为电极电解CuCl₂溶液（如右图乙所示），则Y极上发生的电极反应式为

2Cl^--2e^-=Cl₂↑

．若电解过程中共消耗标准状况下甲烷0.56L，则理论上可析出金属铜

4.8

g（假设电解过程中总能量利用率为75%）．

Answer 1

分析：（1）根据n=

V

Vm

计算甲烷的物质的量，进而计算1mol甲烷燃烧的反应热，即可写出反应的热化学方程式；
（2）甲烷燃料电池中，通入甲烷的一极为负极，发生氧化反应，在电解池中，阳极发生氧化反应，根据电极方程式和电子守恒计算析出铜的质量．

解答：解：（1）沼气的产生是在微生物的总用下生成的，利用的生物质能，
标准状况下11.2L甲烷的物质的量为

11.2L

22.4L/mol

=0.5mol，
则1mol甲烷完全燃烧生成液态水放出的热量为：2×445kJ=890kJ，
所以甲烷燃烧的热化学方程式为CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）；△H=-890KJ/mol，
故答案为：生物质；CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）；△H=-890KJ/mol；
（2）甲烷燃料电池中，通入甲烷的一极为负极，发生氧化反应，
石墨为电极电解CuCl₂溶液，Y极连接电源的正极，为电解池的阳极，发生氧化反应，电极反应式为2Cl^--2e^-=Cl₂↑，
若电解过程中共消耗标准状况下甲烷0.56L，则转移的电子的物质的量为

0.56L

22.4L/mol

×8=0.2mol，
电解过程中总能量利用率为75%，则阴极上析出铜的物质的量为：

1

2

×0.2mol×75%=0.075mol，
理论上可析出金属铜的质量为：0.075mol×64g/mol=4.8g，故答案为：a；2Cl^--2e^-=Cl₂↑；4.8．

点评：本题考查较为综合，涉及热化学方程式、原电池以及电解池等知识，题目难度中等，注意热化学方程式的书写方法以及原电池、电解池的工作原理．