Question

【题目】温室效应是由于大气里温室气体(二氧化碳、甲烷等)含量增大而形成的。回答下列问题:

(1)利用CO2可以制取甲醇,有关化学反应如下:

①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g ) ΔH1=-178 kJ·mol-1

②2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH2=-566 kJ·mol-1

③2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH3=-483.6 kJ·mol-1

已知反应①中相关的化学键键能数据如下:

化学键	C—C	C—H	H—H	C—O	H—O
键能/kJ·mol-1	348	413	436	358	463

由此计算断开1 mol CO需要吸收____________kJ的能量。

(2)甲烷燃料电池(简称DMFC)由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染,可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC工作原理如图所示:通入a气体的电极是原电池的______极(填“正”或“负”),其电极反应式为______。

(3)如图是用甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)实现铁上镀铜，则b处通入的是____(填“CH4”或“O2”)，电解前，U形管的铜电极、铁电极的质量相等,电解2min后，取出铜电极、铁电极，洗净、烘干、称量,质量差为12.8g,在通电过程中,电路中通过的电子为_____mol，消耗标准状况下CH4______mL.

Answer 1

【答案】750 负 CH4 + 2H2O - 8e- CO2 + 8H+ O2 0.2 560

【解析】

（1）根据ΔH=反应物的键能之和—生成物的键能之和来解答；

（2）电池为甲烷的燃料电池，由图可知电子由a极流出，则a为负极，甲烷在负极失去电子发生氧化反应，生成二氧化碳，反应式为CH4 + 2H2O - 8e- CO2 + 8H+；

（3）电镀时镀层金属作阳极，即b处为正极，应该通O2，铜电极和铁电极质量差为12.8g，则溶解的铜为6.4g，物质的量为0.1mol，通过电子为0.2mol，则消耗标准状况下CH4的体积为（22.4L×0.2）/8=0.56L=560mL。

（1）根据ΔH=反应物的键能之和—生成物的键能之和，CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g )，ΔH1=2×E(CO)+3×436 kJ·mol-1—（3×413 kJ·mol-1+358 kJ·mol-1+46 3kJ·mol-1+463 kJ·mol-1×2）=-178 kJ·mol-1，解得E(CO)= 750 kJ·mol-1，故答案为：750；

（2）电池为甲烷的燃料电池，由图可知电子由a极流出，则a为负极，甲烷在负极失去电子发生氧化反应，生成二氧化碳，反应式为CH4 + 2H2O - 8e- CO2 + 8H+，故答案为：负；CH4 + 2H2O - 8e- CO2 + 8H+；

（3）电镀时镀层金属作阳极，即b处为正极，应该通O2，铜电极和铁电极质量差为12.8g，则溶解的铜为6.4g，物质的量为0.1mol，通过电子为0.2mol，则消耗标准状况下CH4的体积为（22.4L×0.2）/8=0.56L=560mL，故答案为：O2；0.2 ；560。