已知CH4、H2、和CO的燃烧热（△H）分别为-890.3kJ•mol-1、-2

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CO₃^2-和H₂O，负极电极反应式为CH₄+10OH^--8e═CO₃^2-+7H₂O，放电时溶液中的阴离子向负极，总反应式为CH₄+2O₂+2OH^-═CO₃^2-+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═CO₃^2-+7H₂O；负；减小；64g．