Question

【题目】能量是国民经济发展的重要基础，天然气是我国目前使用的主要能源。

(1)已知

化学键	C-H	C=O	O=O	H-O
E/(KJ/mol)	a	b	c	d

CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)的焓变ΔH=______kJ/mol。

(2)燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。下图甲为甲烷燃料电池(电解质溶液为硫酸)该电池的正极反应为_________。

(3)利用上述燃料电池，按下图所示装置进行电解，A、B、C、D均为铂电极，

I.甲槽中有200mL一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液，理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如上图所示(气体体积已换算成标准状况下的体积)，(电解前后溶液的体积变化关系忽略不计)

①原混合溶液中NaCl的物质的量浓度__________mol/L。

②t2时所得溶液的pH=________。

Ⅱ.乙槽中为足量的AgNO3溶液。则阳极反应为__________。t3时电解结束，为了使溶液恢复原样，则可以在反应后的溶液中加入______(填化学式)。

Answer 1

【答案】 (4a+2c-2b-4d) O2+4e-+4H-=2H2O 0.1mol/L pH=1 4OH--4e-=O2+2H2O或2H2O-4e-=O2+4H+ Ag2CO3或Ag2O

【解析】(1)反应热等于断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值，则根据键能可知反应CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)的焓变ΔH=（4a+2c-2b-4d）kJ/mol。(2)正极氧气得到电子，由于存在质子交换膜，则该电池的正极反应为O2+4e-+4H-=2H2O；(3)I、电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液，阳极发生2Cl--2e-=Cl2↑、4OH--4e-=O2↑+2H2O，阴极发生Cu2++2e-=Cu、2H++2e-=H2↑，结合图可知，Ⅰ为阴极气体体积与时间的关系，Ⅱ为阳极气体体积与时间的关系，①由图可知，产生氯气为224mL，则由2Cl--2e-=Cl2↑可知，n（NaCl）=(0.224L÷22.4L/mol)×2=0.02mol，所以c（NaCl）=0.02mol÷0.2L=0.1mol/L，t2时生成氧气为112mL，n（O2）=0.112L÷22.4L/mol=0.005mol，则产生氢离子是0.005mol×4=0.02mol，氢离子浓度是0.02mol÷0.2L＝0.1mol/L，则pH＝1；Ⅱ、乙槽中为足量的AgNO3溶液，则阳极为氢氧根失去电子，反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O。由于生成物是硝酸、银和氧气，则t3时电解结束，为了使溶液恢复原样，则可以在反应后的溶液中加入Ag2CO3或Ag2O。