Question

13．碳和碳的化合物在人类生产、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．若4g甲烷完全燃烧生成液态水放出热量222.5KJ，请写出甲烷燃烧热的热化学方程式：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890KJ．mol^-1．
（2）①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．负极电极反应式是：CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O．
②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BD（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↑
③若将所得Fe（OH）₂沉淀暴露在空气中，反应的化学方程式为4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃．
（3）甲醇广泛用作燃料电池的燃料，可用天然气来合成，已知：
①2CH₄（g）+O₂（g）═2CO（g）+4H₂（g）  ?H=-71kJ/mol
②CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（l）  ?H=-90.5kJ/mol
③CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l） ?H=-890kJ/mol
则甲醇燃烧热的热化学方程式为2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1528kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）根据盖斯定律，由$\frac{①+②}{2}$可得到甲烷燃烧热的热化学反应方程式；
（2）①甲烷碱性燃料电池中，甲烷为负极，失去电子发生氧化反应；
②通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色，由图可知B应为阳极，且B为Fe电极，A为阴极，氢离子放电，以此来分析；
③氢氧化亚铁在空气中被氧化为氢氧化铁；
（3）根据盖斯定律，由已知热化学方程式构造目标热化学方程式．

解答 解：（1）由①2CH₄（g）+3O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l）△H₁=-1214kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566kJ/mol
根据盖斯定律，由$\frac{①+②}{2}$可得甲烷燃烧热的热化学反应方程式为CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890KJ．mol^-1，
故答案为：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890KJ．mol^-1；
（2）①甲烷碱性燃料电池中，甲烷为负极，失去电子发生氧化反应，负极反应为CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O，
故答案为：CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O；
②通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色，由图可知B应为阳极，且B为Fe电极，A为阴极，氢离子放电，
A．电源中的a与A相连，则a为负极，b与B相连，则b为正极，故A错误；
B．可以用NaCl溶液作为电解液，阴极氢离子放电生成碱，故B正确；
C．A的电极材料任选，而B电极一定为Fe，故C错误；
D．阴极氢离子放电，其电极反应为2H⁺+2e^-=H₂↑，故D正确；
故答案为：BD；
③氢氧化亚铁在空气中被氧化为氢氧化铁，现象为白色沉淀迅速转化为灰绿色最后变化为红褐色，反应的化学方程式为4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，
故答案为：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
（3）根据盖斯定律，（3）×2-（1）-（2）×2得2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1528kJ/mol，
故答案为：2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1528kJ/mol．

点评 本题为小综合习题，注重盖斯定律的应用、热化学方程式书写、原电池等热点进行考查，综合性较强，对学生基本能力和基础知识的要求较高，题目难度中等．