Question

能源是国民经济发展的重要基础，我国目前使用的能源主要是化石燃料．
（1）在25℃、101kPa时，16gCH₄完全燃烧生成液态水时放出的热量是890.31kJ，则CH4燃烧的热化学方程式为

 

．
（2）已知：C（s）+O₂（g）═CO₂（g）；△H=-437.3kJ?mol^-1
H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H2O（g）；△H=-285.8kJ?mol^-1
CO（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）；△H=-283.0kJ?mol^-1
则煤气化反应C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）的焓变△H=

 

．
（3）如图所示组成闭合回路，其中，甲装置中CH₄为负极，O₂和CO₂的混合气体为正极，稀土金属材料为电极，以熔融碳酸盐为电解质；乙装置中a、b为石墨，b极上有红色物质析出，CuSO₄溶液的体积为200mL．
①甲装置中CO₃^2-向

 

极移动（填“正”或“负”），d极上的电极反应式为

 

．
②乙装置中a极上的电极反应式为

 

．若在a极产生112mL（标准状况）气体，则甲装置中消耗CH₄

 

 mL（标准状况）．

Answer 1

考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,原电池和电解池的工作原理

专题：化学反应中的能量变化,电化学专题

分析：（1）根据热化学方程式的书写方法可知，化学计量数与反应热成正比，并注意标明物质的聚集状态来解答；
（2）根据热化学方程式和盖斯定律计算得到，反应焓变与反应过程无关；
（3）①根据电解池中b析出Cu，说明b为阴极，则c为负极，d为正极；电池中阴离子向负极移动；燃料电池中正极上氧气得电子生成碳酸根离子；
②a为阳极，阳极上氢氧根离子失电子生成氧气；根据串联电路中转移的电子守恒分析计算．

解答： 解：（1）16g即1molCH₄在氧气中燃烧生成CO₂和液态水，放出890.31kJ热量，则热化学方程式为：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.31KJ/mol，
故答案为：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.31KJ/mol； 
（2）①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₁=-437.3kJ?mol^-1 
②H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H₃=-285.8kJ?mol^-1
③CO（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）△H=-283.0kJ?mol^-1
依据盖斯定律①-②-③，得到：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=-437.3-（-285.8）-（-283.0）=+131.5kJ?mol^-1，
故答案为：+131.5kJ?mol^-1；
（3）①根据电解池中b析出Cu，说明b为阴极，则c为负极，d为正极；电池中阴离子向负极移动，则甲装置中CO₃^2-向负极移动；燃料电池中正极上氧气得电子生成碳酸根离子，则电极反应式为：O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-，
故答案为：负；O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-；
②a为阳极，阳极上氢氧根离子失电子生成氧气，其电极反应式为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
a极产生的是氧气，氧气的物质的量为

0.112L

22.4L/mol

=0.005mol，根据电极反应为：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-，所以转移电子的物质的量为0.02mol，根据电池的负极电极反应是CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，当转移0.02mol电子时，消耗CH₄为0.02×

1

8

mol=0.0025mol，则CH₄在（标准状况）的体积V=nVm=0.0025mol×22.4L/mol=0.056L=56ml，
故答案为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；56．

点评：本题考查热化学方程式书写、盖斯定律的计算应用、原电池原理和电解池原理的应用等，侧重于反应原理的应用的考查，题目难度中等，注意把握串联电路中转移的电子物质的量相同，据此计算反应或生成的气体的物质的量．