Question

新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH₄和O₂，电解质为KOH溶液。某研究小组将甲烷燃料电池作为电源进行氯化镁溶液龟解实验，电解装置如图所示。

请回答下列问题：
（1）甲烷燃料电池负极的电极反应式为：                                  。
（2）闭合开关K后，a、b电极上均有气体产生，其中a电极上的气体可用          检验，b电极上得到的气体是         ，电解氯化镁溶液的离子方程式为            。
（3）若甲烷通入量为1.12 L（标准状况），且反应完全，则理论上通过电解池的电子的物质的量为           ，产生的氯气体积为           L（标准状况）。
（4）已知常温常压下，0.25molCH₄完全燃烧生成CO₂和H₂O时，放出222.5kJ热量，请写出CH₄燃烧热的热化学方程式                                          。
已知；①C（石墨）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-393．5kJ/mol
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H₂=-571．6kJ/mol
计算：C（石墨）与H₂（g）反应生成1molCH₄（g）的△H=             。

Answer 1

（1）CH₄+ 10OH^――8e^- = CO₃^2－+7H₂O
（2）湿润的淀粉碘化钾试纸  氢气   Mg²⁺+2Cl^－+2H₂O = Mg(OH)₂+ H₂↑+Cl₂↑
（3）0.4mol   4.48L
（4）CH₄(g)+2O₂(g)=CO₂(g)+ 2H₂O(l) △H= -890kJ/mol  -75.1kJ/mol

试题分析：该装置中左边是原电池，右边是电解池，a为阳极，b为阴极。(1)甲烷在碱性条件下失去电子，电极反应式为CH₄+ 10OH^――8e^- = CO₃^2－+7H₂O；（2）a极产生氯气，用湿润的淀粉碘化钾试纸检验；b极H⁺放电，产生氢气，电解方程式为Mg²⁺+2Cl^－+2H₂O = Mg(OH)₂+ H₂↑+Cl₂↑；
（3）n(e^-)=1.12÷22.4×8=0.4mol   v(Cl₂)=0.4÷2×22.4=4.48L
（4）0.25molCH₄完全燃烧生成CO₂和H₂O时，放出222.5kJ热量，
1molCH₄完全燃烧放出热量为222.5×4=890kJ，燃烧热热化学方程式为
CH₄(g)+2O₂(g)=CO₂(g)+ 2H₂O(l) △H= -890kJ/mol
△H=△H₁+△H₂－甲烷燃烧热=-75.1kJ/mol