Question

6．（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890.0kJ．写出该反应的热化学方程式CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.0kJ/mol．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0.5mol、0.25mol．
（2）碱性乙醇燃料电池易储存，易推广，对环境污染小，具有非常广阔的发展前景．该燃料电池中，使用铂作电极，KOH溶液做电解质溶液．请写出该燃料电池负极上的电极反应式为C₂H₆O+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O．
（3）用乙醇燃料电池电解400mL 饱和食盐水装置可简单表示如图：该装置中发生电解反应的方程式为2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH；当阴极产生448mL气体（体积在标准状况下测得）时，停止电解，将电解后的溶液混合均匀，溶液的pH为13．（不考虑气体的溶解及溶液体积的变化）

Answer 1

分析 （1）依据热化学方程式书写方法解答，标注物质聚集状态和反应焓变；根据H元素守恒计算CH₄的物质的量，进而计算CO的物质的量；
（2）原电池的负极发生氧化反应，乙醇燃料电池中，乙醇被氧化，所以负极为乙醇在碱性溶液中失去电子生成碳酸根离子；
（3）根据两个电极与电源的连接方式判断电解池的阴阳极，写出电解饱和食盐水的方程式；然后根据电解饱和食盐水中两极的反应判断反应现象，计算出生成氢氧化钠的物质的量，最后计算出溶液的pH．

解答 解：（1）在298K时，1mol CH₄在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出热量890.0kJ，则该反应的热化学方程式为：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.0kJ/mol，
18克液态水的物质的量=$\frac{18g}{18g/mol}$=1mol，根据H原子守恒可知n（CH₄）=$\frac{1mol×2}{4}$=0.5mol，故n（CO）=0.75mol-0.5mol=0.25mol，
故答案为：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.0kJ/mol；0.5；0.25；
（2）在乙醇燃料电池中，负极上是燃料乙醇发生失电子的氧化反应，在碱性环境下的电极反应为：C₂H₆O+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O，
故答案为：C₂H₆O+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O；
（3）根据图示可知，左侧的电极连接电源的负极，为电解池的阴极，所以左侧发生还原反应生成氢气；右侧连接原电池的直接，所以电解池的右侧为阳极，阳极发生氧化反应生成氯气，电极饱和食盐水的方程式为：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH；阴极生成标况下的448mL气体，该气体为氢气，标况下448mL氢气的物质的量为0.02mol，根据反应方程式2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH可知，生成0.02mol氢气会生成0.04mol氢氧化钠，则该溶液中氢氧根离子浓度为：c（OH^-）=c（NaOH）=$\frac{0.04mol}{0.4L}$=0.1mol/L，溶液中氢离子浓度为：1×10^-13mol/L，溶液的pH=13，
故答案为：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH；13．

点评 本题考查了热化学方程式的书写、原电池工作原理及电极反应式的书写，题目难度中等，注意掌握热化学方程式的书写原则，能够根据盖斯定律及已知热化学方程式写出新的热化学方程式；明确原电池、电解池工作原理，能够正确书写电极反应式．