Question

（6分）碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一种理想，更是一种值得期待的新的生活方式。

(1) 甲烷燃烧放出大量的热，可作为能源用于人类的生产和生活。

已知：①2CH₄（g）+3O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l） △H₁= —1214 kJ/mol

②2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g)  △H₂= —566 kJ/mol

则表示甲烷燃烧热的热化学方程式                                     。

 (2) 将两个石墨电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH₄和O₂，构成甲烷燃料电池。其负极电极反应式是：                              。

（3）某同学利用甲烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe(OH)₂的实验装置（如下图所示），通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。下列说法中正确的是       （填序号）

A．电源中的a一定为正极，b一定为负极

B．可以用NaCl溶液作为电解液

C．A、B两端都必须用铁作电极

D．阴极发生的反应是：2H⁺ + 2e^－= H₂↑

（4）将不同量的CO（g）和H₂O（g）分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：

CO（g）+H₂O（g）===CO₂（g）+H₂（g），得到如下三组数据：

实验组	温度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	达到平衡所需时间/min
H2O	CO	CO2
1	650	2	4	1.6	5
2	900	1	2	0.4	3
3	900	1	2	0.4	1

①实验1中，以v (H₂)表示的平均反应速率为               。

②实验3跟实验2相比，改变的条件可能是                  （答一种情况即可）。

 

Answer 1

【答案】

（10分）

（1）CH₄（g）+2O₂（g）CO₂（g）+2H₂O（l） △H₁=—890KJ.mol^-1 

（2）CH₄－ 8e^-+ 10 OH^- CO₃^2-+ 7H₂O；

（3） B、D ；

（4）①  0.16mol/(L·min)  ②使用了催化剂；加大了压强（任答一种）

【解析】（1）燃烧热是在一定条件下，1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，所以根据盖斯定律可知，（①＋②）÷2即得到CH₄（g）+2O₂（g）CO₂（g）+2H₂O（l），则燃烧热是△H＝（ —1214 kJ/mol－566 kJ/mol）÷2＝－890 kJ/mol。

（2）原电池中分解失去电子，正极得到电子，所以甲烷再负极通入，氧气再正极通入。由于电解质是碱性溶液，所以负极的电极反应式是CH₄－ 8e^-+ 10 OH^- CO₃^2-+ 7H₂O。

（3）A电极收集气体，说明该气体一定是氢气，所以A电极是阴极，则a是负极，b是正极，选项A不正确；由于阳极是金属铁，所以可以利用氯化钠作电解液，来增强溶液的导电性，选项B正确；选项C不正确，阴极可以不用铁；阴极是氢离子放电生成氢气，选项D正确，答案选BD。

（4）①平衡时生成CO₂是1.6mol，则必然生成氢气1.6mol，所以氢气的反应速率是＝0.16mol/(L·min)。

②实验3跟实验2相比，平衡状态相同，但达到平衡的时间减少，所以改变的条件应该是使用了催化剂；由于反应前后条件不变，所以也可能是加大了压强。