Question

（1）在298K时，1molCH₄在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出热量890.0 kJ。写出该反应的热化学方程式                          。现有CH₄和CO的混合气体0.75mol，完全燃烧后，生成CO₂气体和18克液态水，并放出515kJ热量，则CH₄和CO的物质的量分别为        、       mol.

（2）利用该反应设计一个燃料电池：用氢氧化钾溶液作电解质溶液，多孔石墨做电极，在电极上分别通入甲烷和氧气。通入甲烷气体的电极应为      极（填写“正”或“负”），该电极上发生的电极反应是       （填字母代号）。

a. CH₄—e^- + 2O₂ == CO₂ + 2H₂O   

b. CH₄—8e^- + 10OH^- == CO₃^2- + 7H₂O

c. O₂ + 2H₂O + 4 e^- == 4OH^-  

d. O₂—4 e^- + 4H⁺ == 2H₂O

（3）在如图所示实验装置中，石墨棒上的电极反应式为                 ；如果起始时盛有1000mL pH=5的硫酸铜溶液（25℃，CuSO₄足量），一段时间后溶液的pH变为1，此时可观察到的现象是                      ；若要使溶液恢复到起始浓度（温度不变，忽略溶液体积的变化），可向溶液中加入       （填物质名称），其质量约为       。

 

 

Answer 1

【答案】

（1）CH₄(g)+ 2O₂(g)==CO₂(g)+ 2H₂O(l)  △H = -890.0kJ/mol（2分，各1分）；0.5、0.25（2分，顺序一定不能颠倒）

（2）负（1分），b（1分）

（3）4OH^- —4 e^- == O₂↑+ 2H₂O 或2H₂O-4e^_ =O₂↑+4H⁺（2分），石墨电极表面有气泡产生，铁电极上附着一层红色物质，溶液颜色变浅（3分，按3个现象给分），氧化铜（或碳酸铜）（2分），4g（或6.2g）（2分）

【解析】

试题分析：（1）书写热化学方程式一定要注意标明物质的聚集状态，反应热的单位要写清楚，是千焦每摩尔，CH₄(g)+ 2O₂(g)==CO₂(g)+ 2H₂O(l)  △H = -890.0kJ/mol；水完全是由甲烷燃烧生成的，生成1 mol 的水需要甲烷0.5 mol，那么一氧化碳就为0.25 mol。

（3）该题是一道电解的题，石墨一极是失去电子的一极，应该是电解池的阳极，因此是溶液中的氢氧根离子放电：4OH^- —4 e^- == O₂↑+ 2H₂O 或2H₂O-4e^_ =O₂↑+4H⁺，如果起始时盛有1000mL pH=5的硫酸铜溶液（25℃，CuSO₄足量），一段时间后溶液的pH变为1，表明溶液中氢氧根离子减少，那么在石墨电极表面有气泡产生，铁电极上附着一层红色物质，溶液颜色变浅，若要使溶液恢复到起始浓度，可向溶液中加入的物质为：氧化铜（或碳酸铜），4g（或6.2g）。

考点：考查电化学中的电解。