Question

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） △H= —1214 kJ/mol

②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H= —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

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

（2）CH4-8e-+ 10 OH- CO32-+ 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】

试题分析：（1）甲烷完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水，所以甲烷燃烧热的热化学方程式中甲烷的物质的量是1mol，将①②相加除以2可得，答案是CH4（g）+2O2（g）CO2（g）+2H2O（l） △H1=—890KJ．mol-1

（2）负极发生氧化反应，所以甲烷在负极发生氧化反应，结合电解质溶液，负极的电极反应式为CH4- 8e-+ 10 OH- CO32-+ 7H2O；

（3）A、电解过程中两极分别是H+和Fe放电生成氢气和亚铁离子，所以两极哪端都可以生成氢气，a不一定为正极，b不一定为负极，但a为正极，b为负极，效果较好，错误；B、在装置中铁一定作阳极，所以氯化钠溶液是电解质溶液，不影响阳极Fe放电生成亚铁离子，阴极H+放电生成氢气，正确；C、装置中铁一定作阳极，阴极可以是铁，也可以是其他惰性电极，错误；D、阴极H+放电生成氢气，正确，答案选BD。

（4）①实验1中，CO2的浓度增加0．8mol/L，所以氢气浓度也增加0．8mol/L，v (H2)= 0．8mol/L/5min=0．16mol/(L·min);

②实验3跟实验2相比，到达平衡时间缩短，说明反应速率加快，反应温度、各物质的物质的量均未变，所以可能是使用了催化剂或增大压强。

考点：考查盖斯定律得应用，电化学理论的应用，反应速率的计算及条件对反应速率的影响判断