问题 问答题

已知CH4、H2、和CO的燃烧热(△H)分别为-890.3kJ•mol-1、-285.8kJ•mol-1和-283.0kJ•mol-1

(1)用铂电极电解稀硫酸溶液,当阳极产生2.24L(标准状况)气体时需消耗的能量是(假设能量的利用率为80%)______.

(2)工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO(另一产物为H2),写出该反应的热化学方程式______;

(3)甲烷燃料电池是利用燃料甲烷跟氧气或空气反应,将化学能转化成电能的装置,电解质是强碱溶液.在甲烷燃料电池中:负极反应为______,放电时溶液中的阴离子向______极移动;随放电的进行,溶液的pH______(选填“增大”、“减小”或“不变”).若用该燃料电池电解氯化铜溶液,当消耗甲烷5.6L(标准状况)时,可生成铜的质量为(假设能量的利用率为100%)______.

答案

(1)用铂电极电解稀硫酸溶液,阳极生成O2,n(O2)=

2.24L
22.4L/mol
=0.1mol,由氢气的燃烧热可知2H2O(l)=O2(g)+2H2(g)△H=+571.6kJ•mol -1,则生成0.1mol需要O2吸收0.1mol×571.6kJ•mol -1=57.16kJ,由于能量的利用率为80%,则实际应吸收
51.76kJ
80%
=71.5kJ,故答案为:71.5kJ;

(2)根据CH4、H2、和CO的燃烧热分别写出燃烧的热化学方程式:

①O2(g)+2H2(g)=2H2O(L)△H=-571.6kJ•mol -1

②CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(L)△H=-890.3kJ•mol-1

③2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.03kJ•mol-1

利用盖斯定律将②-①-③可得:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g);△H=+247.3 kJ•mol -1

故答案为:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g);△H=+247.3 kJ•mol -1

(3)在甲烷燃料电池中负极甲烷发生氧化反应生成CO32-和H2O,负极电极反应式为CH4+10OH--8e═CO32-+7H2O,放电时溶液中的阴离子向负极,总反应式为CH4+2O2+2OH-═CO32-+3H2O,OH-浓度降低,则pH减小,当消耗甲烷5.6L(标准状况)时,转移电子的物质的量为

5.6L
22.4L/mol
×8=2mol,则生成铜1mol,质量为64g,

故答案为:CH4+10OH--8e═CO32-+7H2O;负;减小;64g.

综合
单项选择题 A2型题