题目内容
天然气的主要成分甲烷燃烧生成二氧化碳和液态水的热化学方程式如下，请回答下列问题：CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-889.6kJ/mol．（1）反应物能量总和
（2）若1mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水蒸气，则放出的热量
（3）已知氢气燃烧生成液态水的热化学方程式是：2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=-572kJ/mol，则相同质量的甲烷和氢气，完全燃烧生成液态水，放热较多的是
（4）如图所示的甲池装置是由CH4、O2和KOH溶液组成的新型燃料电池，利用该装置可以将
（5）乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时M、N两个电极的质量都不减少，请回答下列问题：
（6）M电极的材料是
（7）在此过程中，乙池中某一电极析出金属银4.32g时，甲池中理论上消耗氧气为
分析：（1）根据热化学方程式中△H的符号分析；
（2）水蒸气转化为液态水要放出热量，据此分析；
（3）根据方程式求出相同质量的甲烷和氢气，完全燃烧生成液态水放出的热量分析；
（4）燃料电池将化学能转化为电能；
（6）碱性甲烷燃料电池中通入甲烷的一极为原电池的负极，通入氧气的一极为原电池的正极，乙池为电解池，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时M、N两个电极的质量都不减少，N连接原电池的正极，应为电解池的阳极，则应为石墨材料，M为电解池的阴极，为铁电极，电解硝酸银溶液时，阴极反应式为Ag++e-=Ag，阳极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O；
（7）根据电极反应结合电子的转移的物质的量的判断进行计算．
（2）水蒸气转化为液态水要放出热量，据此分析；
（3）根据方程式求出相同质量的甲烷和氢气，完全燃烧生成液态水放出的热量分析；
（4）燃料电池将化学能转化为电能；
（6）碱性甲烷燃料电池中通入甲烷的一极为原电池的负极，通入氧气的一极为原电池的正极，乙池为电解池，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时M、N两个电极的质量都不减少，N连接原电池的正极，应为电解池的阳极，则应为石墨材料，M为电解池的阴极，为铁电极，电解硝酸银溶液时，阴极反应式为Ag++e-=Ag，阳极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O；
（7）根据电极反应结合电子的转移的物质的量的判断进行计算．
解答：解：（1）已知CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-889.6kJ/mol，反应是放热反应，所以反应物能量总和大于生成物能量总和，故答案为：大于；
（2）水蒸气转化为液态水要放出热量，所以1mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水蒸气，放出的热量小于889.6kJ，故答案为：＜；
（3）已知CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-889.6kJ/mol，2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=-572kJ/mol，则1g甲烷完全燃烧放出的热量为
×889.6kJ，1g氢气完全燃烧放出的热量为
×572kJ，所以相同质量的甲烷和氢气，完全燃烧生成液态水，氢气放的热量较多，故答案为：氢气；
（4）原电池是把化学能转化为电能的装置，所以燃料电池将化学能转化为电能，故答案为：化学；电；
（6）碱性甲烷燃料电池中通入甲烷的一极为原电池的负极，负极上甲烷失电子发生氧化反应，电极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，通入氧气的一极为原电池的正极，乙池为电解池，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时M、N两个电极的质量都不减少，N连接原电池的正极，应为电解池的阳极，则应为石墨材料，N为阳极，电极反应式是4OH--4e-=O2↑+2H2O，M为阴极，电极材料是Fe，电极反应式为Ag++e-=Ag，则乙池的总反应式为4AgNO3+2H2O
4Ag↓+O2↑+4HNO3，
故答案为：Fe；4OH--4e-=O2↑+2H2O；4AgNO3+2H2O
4Ag↓+O2↑+4HNO3；CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O；
（7）n（Ag）=
=0.04mol，根据Ag++e-=Ag可知转移电子为0.04mol，
甲池中通入氧气的一极为正极，反应式为2O2+8H++8e-=4H2O，则消耗n（O2）=
×0.04mol=0.01mol，
V（O2）=0.01mol×22.4L/mol=0.224L；
根据乙池中的反应可知：4Ag～O2～4HNO3，所以n（H+）=n（Ag）=0.04mol，则c（H+）=
=0.1mol/L，故答案为：0.224；0.1mol/L．
（2）水蒸气转化为液态水要放出热量，所以1mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水蒸气，放出的热量小于889.6kJ，故答案为：＜；
（3）已知CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-889.6kJ/mol，2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=-572kJ/mol，则1g甲烷完全燃烧放出的热量为
| 1 |
| 16 |
| 1 |
| 4 |
（4）原电池是把化学能转化为电能的装置，所以燃料电池将化学能转化为电能，故答案为：化学；电；
（6）碱性甲烷燃料电池中通入甲烷的一极为原电池的负极，负极上甲烷失电子发生氧化反应，电极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，通入氧气的一极为原电池的正极，乙池为电解池，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时M、N两个电极的质量都不减少，N连接原电池的正极，应为电解池的阳极，则应为石墨材料，N为阳极，电极反应式是4OH--4e-=O2↑+2H2O，M为阴极，电极材料是Fe，电极反应式为Ag++e-=Ag，则乙池的总反应式为4AgNO3+2H2O
| ||
故答案为：Fe；4OH--4e-=O2↑+2H2O；4AgNO3+2H2O
| ||
（7）n（Ag）=
| 4.32g |
| 108g/mol |
甲池中通入氧气的一极为正极，反应式为2O2+8H++8e-=4H2O，则消耗n（O2）=
| 1 |
| 4 |
V（O2）=0.01mol×22.4L/mol=0.224L；
根据乙池中的反应可知：4Ag～O2～4HNO3，所以n（H+）=n（Ag）=0.04mol，则c（H+）=
| 0.04mol |
| 0.4L |
点评：本题考查了化学反应中能量的变化，原电池原理和电解池原理，明确原电池和电解池电极上发生反应的类型即可分析解答本题，难度不大，注意电极反应式的书写与电解质溶液的酸碱性有关．
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