Question

【题目】甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛，请回答下列问题：

（1）甲烷—氧气燃料电池是一种清洁能源，该电池用金属铂片插入氢氧化钾溶液中作电极，在两极上分别通甲烷和氧气。其电极反应式分别为：负极_______________，正极______________。电池在放电过程中溶液的PH将___________（填“降低”、“升高”或“不变”）。

（2）以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。

已知：CH4(g)+H2O(g)═CO(g)+3H2(g)；△H=+206.2kJ·mol-1

CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)；△H=+247.4kJ·mol-1

写出CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为________________。

Answer 1

【答案】CH4-4e-+2OH-═CO32-+3H2OO2+4e-+2H2O=4OH-降低CH4(g)+2H2O(g)═CO2(g)+4H2(g) △H=+165.0kJ·mol-1

【解析】

（1）在碱性溶液中，负极上投放燃料甲烷，发生失电子发生氧化反应：CH4-8e-+10OH-═CO32-+7H2O，正极上投放氧气，发生得电子的还原反应：2O2+4H2O+8e-═8OH-，燃料电池的总反应式为CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O，生成水，溶液体积增大，pH减小，故答案为：CH4-8e-+10OH-═CO32-+7H2O，O2+4e-+2H2O=4OH-；降低；

（2）据盖斯定律，①×2-②得：CH4（g）+2H2O（g）═CO2（g）+4H2（g） △H=+165.0kJ·mol -1，故答案为：CH4（g）+2H2O（g）═CO2（g）+4H2（g）△H=+165.0 kJ·mol-1。