Question

近年来，碳和碳的化合物在生产生活实际中应用广泛．
（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=-1214.6KJ/mol
②2CO （g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566kJ/mol
则反应CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O （l） 的△H=______．
（2）将两个石墨电极插人KOH溶液中，向两极分别通入CH₄和O₂，构成甲烷燃料电池．通入CH₄的一极，其电极反应式是：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；通入O₂的一极，其电极反应式是______．
（3）若用石墨做电极电解500ml饱和食盐水，写出电解反应的离子方程式为：______ H₂↑+Cl₂↑+2OH^-

Answer 1

【答案】分析：（1）根据盖斯定律来计算化学反应的焓变；
（2）燃料电池中，正极上是氧气得电子的反应；
（3）根据电解池的工作原理和电极方程式来计算；
（4）①利用化学反应速率的计算公式计算；
②根据平衡常数的表达式进行计算；
③利用转化率与消耗量和起始量的关系计算并判断反应热；
④从等效平衡的角度分析．
解答：解：（1）根据题意得CH₄（g）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H₁=-607.3KJ/mol①，CO （g）+O₂（g）=CO₂（g）△H₂=-283kJ/mol②，
根据盖斯定律，①+②可得反应CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O （l） 的△H=-607.3KJ/mol+（-283kJ/mol）=-890.3KJ/mol，故答案为：-890.3KJ/mol；   
（2）燃料电池中，正极上是氧气得电子的反应，当以KOH溶液为电解质时，氧气得电子的反应为：O₂+4e^_+2H₂O=4OH^-，故答案为：O₂+4e^_+2H₂O=4OH^-；
（3）用石墨做电极电解饱和食盐水的电极反应为：2Cl^-+2H₂OH₂↑+Cl₂↑+2OH^-，当两极共收集到标准状况下的气体1.12L（0.05mol）时，
则生成氢氧化钠的物质的量是0.05mol，所以C_OH-==0.1mol/L，所以PH=13，故答案为：2Cl^-+2H₂OH₂↑+Cl₂↑+2OH^-；13；
（4）①v（CO₂）==0.16mol/（L?min）=v（H₂），故答案为：0.16mol?（L?min）^-1；
 ②验2和实验3反应温度相等，则反应的平衡常数相等，可根据实验2计算平衡常数，
         H₂O（g）+CO（g） CO₂（g）+H₂（g）
初始 0.5mol/L    1mol/L              0       0
转化 0.2mol/L   0.2mol/l         0.2mol/l    0.2mol/l
平衡 0.3mol/L   0.8mol/L         0.2mol/l    0.2mol/l 
K==0.17，故答案为：0.17；
③实验1中CO的转化率为×100%=40%，实验2中CO的转化率为×100%=20%，则实验1的转化率大于实验2，
则说明温度升高平衡向逆反应方向移动，该反应放热，故答案为：放；
④若实验3要达到与实验2等效的平衡状态，则所加入物质的物质的量之比等于初始原料的配比数，即b=2a，因t＜3min，说明反应速率增大，反应物浓度增大，所以有b＞1，
故答案为：b=2a＞l （或a＞0.5，b=2a；或b＞1，b=2a）．
点评：本题考查化学平衡和化学反应速率等知识，做题时注意把握影响平衡移动的因素以及平衡常数的有关计算，此为化学平衡常考查问题．