Question

【题目】（1）已知: 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=-XkJ/mol；

2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H=-YkJ/mol。

则反应NO(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) 的△H=______ kJ/mol。

（2）甲烷是一种高效清洁的新能源，0.25mol甲烷完全燃烧生成液态水时放出热量222.5kJ，则甲烷燃烧的热化学方程式为____________。

（3）以KOH溶液为电解质溶液，依据(2)中反应设计一个原电池，其负极反应式为_______；以H2SO4溶液为电解质溶液，将甲烷燃料电池中的甲烷改为C2H5OH，其负极反应式为_________。

（4）以上述甲烷燃料电池为电源，用铂电极电解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液，通电一段时间，两极均产生11.2L(标准状况)气体。则电解后溶液的pH为______(电解过程中溶液体积不变)，原混合溶液中Cu2+的物质的量浓度为___________，假设电解过程中能量利用率为80%，在甲烷燃料电池中消耗的甲烷在标准状况下的体积为________L。

Answer 1

【答案】 CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=890kJ/mol CH4+10OH8e= +7H2O C2H5OH12e+3H2O=2CO2+12H+ 0 0.5mol/L 7

【解析】（1）①2S02(g)+O2(g)2S03(g) △H=-XkJ/mol；②2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H=-YkJ/mol。由(②-①)/2得，NO(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)，则反应 的△H= kJ/mol。

（2）由0.25mol甲烷完全燃烧生成液态水时放出热量222.5kJ，可以求出1mol甲烷完全燃烧生成液态水时放出热量890kJ，则甲烷燃烧的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=890kJ/mol。

（3）以KOH溶液为电解质溶液，依据(2)中反应设计一个原电池，则总反应为CH4+2O2+2OH-= +3H2O(l)，其正极反应为2O2+4e-+4H2O=4OH-，所以负极反应式为CH4+10OH8e= +7H2O；以H2SO4溶液为电解质溶液，将甲烷燃料电池中的甲烷改为C2H5OH，其负极反应式为C2H5OH12e+3H2O=2CO2+12H+。

（4）以上述甲烷燃料电池为电源，用铂电极电解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液，通电一段时间，两极均产生11.2L(标准状况)气体，根据电解原理可知，阳极生成氧气、阴极生成氢气，其物质的量均为0.5mol。由于阳极只有氢氧根离子放电生成氧气，由阳极的电极反应式2H2O-4e-=O2↑+4H+可知，生成0.5molO2时转移电子2mol。根据电子转移守恒可知，阴极生成0.5molH2时，转移1mole-，所以阴极一定还析出了0.5molCu。由析出铜的总反应2Cu2++2H2O=O2↑+2Cu+4H+可知，阴极析出0.5molCu的同时生成1molH+，则电解后溶液中c(H+)=1mol/L，所以溶液的pH为0，原混合溶液中Cu2+的物质的量浓度为0.5mol/L。因为电解过程中能量利用率为80%，则在甲烷燃料电池中转移电子的物质的量为2mol80%=2.5mol，消耗的甲烷的物质的量为2.5mol8=0.3125mol，0.3125mol甲烷在标准状况下的体积为7L。