题目内容

已知CH4、H2、和CO的燃烧热（△H）分别为-890.3kJ?mol-1、-285.8kJ?mol-1和-283.0kJ?mol-1．
（1）用铂电极电解稀硫酸溶液，当阳极产生2.24L（标准状况）气体时需消耗的能量是（假设能量的利用率为80%）
71.5kJ
71.5kJ
．
（2）工业上利用天然气（主要成分为CH4）与CO2进行高温重整制备CO（另一产物为H2），写出该反应的热化学方程式
CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）；△H=+247.3kJ?mol-1
CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）；△H=+247.3kJ?mol-1
；
（3）甲烷燃料电池是利用燃料甲烷跟氧气或空气反应，将化学能转化成电能的装置，电解质是强碱溶液．在甲烷燃料电池中：负极反应为
CH4+10OH--8e═CO32-+7H2O
CH4+10OH--8e═CO32-+7H2O
，放电时溶液中的阴离子向
负
负
极移动；随放电的进行，溶液的pH
减小
减小
（选填“增大”、“减小”或“不变”）．若用该燃料电池电解氯化铜溶液，当消耗甲烷5.6L（标准状况）时，可生成铜的质量为（假设能量的利用率为100%）
64g
64g
．
分析：（1）用铂电极电解稀硫酸溶液，阳极生成O2，n（O2）=
2.24L
22.4L/mol
=0.1mol，根据热化学方程式2H2O（l）=O2（g）+2H2（g）△H=+571.6kJ?mol -1计算消耗的能量；
（2）根据CH4、H2、和CO的燃烧热分别写出燃烧的热化学方程式，利用盖斯定律书写该反应的热化学方程式；
（3）在甲烷燃料电池中负极甲烷发生氧化反应生成CO32-和H2O，根据电极方程式判断pH的变化，并计算铜的质量．
解答：解：（1）用铂电极电解稀硫酸溶液，阳极生成O2，n（O2）=
2.24L
22.4L/mol
=0.1mol，由氢气的燃烧热可知2H2O（l）=O2（g）+2H2（g）△H=+571.6kJ?mol -1，则生成0.1mol需要O2吸收0.1mol×571.6kJ?mol -1=57.16kJ，由于能量的利用率为80%，则实际应吸收
51.76kJ
80%
=71.5kJ，故答案为：71.5kJ；
（2）根据CH4、H2、和CO的燃烧热分别写出燃烧的热化学方程式：
①O2（g）+2H2（g）=2H2O（L）△H=-571.6kJ?mol -1；
②CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（L）△H=-890.3kJ?mol-1；
③2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566.03kJ?mol-1，
利用盖斯定律将②-①-③可得：CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）；△H=+247.3 kJ?mol -1，
故答案为：CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）；△H=+247.3 kJ?mol -1；
（3）在甲烷燃料电池中负极甲烷发生氧化反应生成CO32-和H2O，负极电极反应式为CH4+10OH--8e═CO32-+7H2O，放电时溶液中的阴离子向负极，总反应式为CH4+2O2+2OH-═CO32-+3H2O，OH-浓度降低，则pH减小，当消耗甲烷5.6L（标准状况）时，转移电子的物质的量为
5.6L
22.4L/mol
×8=2mol，则生成铜1mol，质量为64g，
故答案为：CH4+10OH--8e═CO32-+7H2O；负；减小；64g．
点评：本题考查较为综合，涉及电化学知识以及盖斯定律的应用，题目难度中等，解答本题的关键是能正确书写电极反应式以及总反应式，学习中注意体会盖斯定律的应用．
练习册系列答案
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工业上利用天然气（主要成分为CH4）与CO2进行高温重整制取CO（同时生成氢气），已知CH4、H2和CO的燃烧热（△H）分别为-890.3kJ/mol、-285.8kJ/mol和-283.0kJ/mol．
（1）表示CO燃烧热的热化学方程式为
CO（g）+
1
2
O2（g）=CO2（g）△H=-283.0kJ/mol
CO（g）+
1
2
O2（g）=CO2（g）△H=-283.0kJ/mol
；
（2）标况下22.4LCH4与CO组成的混合气体完全燃烧，放出热量586.65KJ，则CH4与CO的体积比为
1：1
1：1
；
（3）生成1m3（标准状况）CO所需热量为
5.52×103KJ
5.52×103KJ
．
已知CH4、H2、和CO的燃烧热（△H）分别为-890.3kJ?mol-1、-285.8kJ?mol-1和-283.0kJ?mol-1．
（1）用铂电极电解稀硫酸溶液，当阳极产生2.24L（标准状况）气体时需消耗的能量是（假设能量的利用率为80%）______．
（2）工业上利用天然气（主要成分为CH4）与CO2进行高温重整制备CO（另一产物为H2），写出该反应的热化学方程式______；
（3）甲烷燃料电池是利用燃料甲烷跟氧气或空气反应，将化学能转化成电能的装置，电解质是强碱溶液．在甲烷燃料电池中：负极反应为______，放电时溶液中的阴离子向______极移动；随放电的进行，溶液的pH______（选填“增大”、“减小”或“不变”）．若用该燃料电池电解氯化铜溶液，当消耗甲烷5.6L（标准状况）时，可生成铜的质量为（假设能量的利用率为100%）______．
光气（COCl2）在塑料、制革、制药等工业中有许多用途，工业上采用高温下CO与Cl2在活性碳催化下合成。
（1）实验室中常用来制备氯气的化学方程式为_________；
（2）工业上利用天然气（主要成分为CH4）与CO2进行高温重整制备CO，已知CH4、H2、和CO的燃烧热（△H）分别为-890.3kJ·mol-1、-285.8 kJ·mol-1和-283.0 kJ·mol-1，则生成1 m3
（标准状况）CO所需热量为___________；
（3）实验室中可用氯仿（CHCl3）与双氧水直接反应制备光气，其反应的化学方程式为___________；
（4）COCl2的分解反应为COCl2(g)= Cl2(g)+ CO(g)  △H=+108 kJ·mol-1。反应体系平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示（第10min到14min的COCl2浓度变化曲线未示出）：
①计算反应在地8min时的平衡常数K=________；
②比较第2min反应温度T(2)与第8min反应温度T(8)的高低：T(2)___ T(8)（填“＜”、“＞”或“=” ）；
③若12min时反应与温度T(8)下重新达到平衡，则此时c(COCl2)=__mol·L-1
④比较产物CO在2-3min、5-6min和12-13min时平均反应速率[平均反应速率分别以v(2-3)、v(5-6)、v(12-13)表示]的大小________；
⑤比较反应物COCl2在5-6min和15-16min时平均反应速率的大小：v(5-6)___ v(15-16)（填“＜”、“＞”或“=”），原因是_______
已知CH4、H2、和CO的燃烧热（△H）分别为-890.3kJ?mol-1、-285.8kJ?mol-1和-283.0kJ?mol-1．
（1）用铂电极电解稀硫酸溶液，当阳极产生2.24L（标准状况）气体时需消耗的能量是（假设能量的利用率为80%）______．
（2）工业上利用天然气（主要成分为CH4）与CO2进行高温重整制备CO（另一产物为H2），写出该反应的热化学方程式______；
（3）甲烷燃料电池是利用燃料甲烷跟氧气或空气反应，将化学能转化成电能的装置，电解质是强碱溶液．在甲烷燃料电池中：负极反应为______，放电时溶液中的阴离子向______极移动；随放电的进行，溶液的pH______（选填“增大”、“减小”或“不变”）．若用该燃料电池电解氯化铜溶液，当消耗甲烷5.6L（标准状况）时，可生成铜的质量为（假设能量的利用率为100%）______．

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