Question

【題目】能源是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，我國目前使用的能源主要是化石燃料。

（1）在25℃、101kPa時，8gCH4完全燃燒生成液態(tài)水時放出的熱量是445.15kJ，則CH4燃燒的熱化學(xué)方程式______________________________________________________。

（2）已知：C(s)+O2(g) = CO2(g) △H=-437.3kJ·mol -1

H2(g)+1/2O2(g) = H2O(g) △H=-285.8kJ·mol-1

CO(g)+1/2O2(g) = CO2(g) △H=-283.0kJ·mol-1

則煤氣化反應(yīng)C(s)+H2O(g) = CO(g)+H2(g)的焓變△H=___________ kJ·mol-1。

（3）人們利用原電池原理制作了多種電池，以滿足日常生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)等方面的需要。請根據(jù)題中提供的信息，回答下列問題。

①鉛蓄電池在放電時的電池反應(yīng)為Pb+PbO2+2H2SO4==2PbSO4+2H2O，則其正極上的電極反應(yīng)為________________________________________________________。

②FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板時發(fā)生反應(yīng)：2FeCl3+Cu==2FeCl2+ CuCl2。若將此反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，則負(fù)極所用的電極材料為_____；電極反應(yīng)式：_________________。

③已知甲醇燃料電池的工作原理如下圖所示。該電池工作時，b口通入的物質(zhì)為_____，該電池正極上的電極反應(yīng)式為___________________；當(dāng)6.4g甲醇(CH3OH)完全反應(yīng)生成CO2時，有___ mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移。若將電池的電解質(zhì)溶液換為KOH溶液，則負(fù)極的電極方程式為______________________。

（4）用稀硝酸吸收NOx，得到HNO3和HNO2的混合溶液，電解該混合溶液可獲得較濃的硝酸。寫出電解時陽極的電極反應(yīng)式為_____________________________________。

Answer 1

【答案】CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=890.3kJ/mol， +131.5 PbO2+4H++SO42-+2e- = PbSO4+2H2O Cu Cu-2e－＝Cu2+ CH3OH O2+4H++4e－＝2H2O 1.2 CH3OH +8 OH-﹣6e﹣═CO3 2﹣+6 H2O HNO2-2e-+H2O==NO3-+3H+

【解析】

(1)在25℃、101kPa時，8gCH4完全燃燒生成液態(tài)水時放出的熱量是445.15kJ，則1mol甲烷燃燒放出的熱量為：=890.3kJ，則CH4燃燒的熱化學(xué)方程式是：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=890.3kJ/mol，

故答案為：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=890.3kJ/mol；

(2)已知：①C(s)+O2(g)═CO2(g) △H=437.3kJmol1

②H2(g)+O2(g)═H2O(g) △H=285.8kJmol1

③CO(g)+O2(g)═CO2(g) △H=283.0kJmol1

根據(jù)蓋斯定律：①②③可得：C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)△H=437.3kJ/mol (285.8kJ/mol)(283.0 kJ/mol)=+131.5 kJ/mol，

答案為：+131.5；

（3）①放電時PbO2在正極上發(fā)生還原反應(yīng)，所以正極上的電極反應(yīng)式為PbO2+4H++SO42-+2e- = PbSO4+2H2O。

答案為：PbO2+4H++SO42-+2e- = PbSO4+2H2O；

②反應(yīng)2FeCl3+Cu=2FeCl2 +CuCl2中，Cu失電子發(fā)生氧化反應(yīng):Cu-2e-=Cu2+，所以原電池中的負(fù)極材料是Cu；

答案為：Cu；Cu-2e－＝Cu2+；

③原電池中H+向正極移動，根據(jù)圖中氫離子的移動方向可知C口一側(cè)的電極為正極，所以b口一側(cè)的電極是負(fù)極，甲醇在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，故b 口通入的是CH3OH；正極上氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，得電子，與氫離子結(jié)合生成水，電極反應(yīng)式為O2+4H++4e－＝2H2O；6.4 g甲醇的物質(zhì)的量為=0.2mol，根據(jù)反應(yīng)2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)，當(dāng)消耗甲醇2mol時，轉(zhuǎn)移電子為12mol，所以當(dāng)0.2mol甲醇完全反應(yīng)生成CO2時，轉(zhuǎn)移電子是1.2mol，負(fù)極上的電極反應(yīng)式為CH3OH +8 OH-﹣6e-═CO32-+6 H2O，

答案為：CH3OH；O2+4H++4e－＝2H2O；1.2；CH3OH +8OH-﹣6e﹣=CO32﹣+6H2O；

（4）用稀硝酸吸收NOx，得到HNO3和HNO2的混合溶液，電解該混合溶液可獲得較濃的硝酸，說明電解時陽極上亞硝酸根離子失電子生成硝酸根離子，其電極反應(yīng)式為HNO2-2e-+H2O==NO3-+3H+；

故答案為：HNO2-2e-+H2O==NO3-+3H+。