Question

6．（1）在298K時，1molCH₄在氧氣中完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水，放出熱量890.0kJ．寫出該反應的熱化學方程式CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.0kJ/mol．現有CH₄和CO的混合氣體0.75mol，完全燃燒后，生成CO₂氣體和18克液態(tài)水，并放出515kJ熱量，則CH₄和CO的物質的量分別為0.5mol、0.25mol．
（2）堿性乙醇燃料電池易儲存，易推廣，對環(huán)境污染小，具有非常廣闊的發(fā)展前景．該燃料電池中，使用鉑作電極，KOH溶液做電解質溶液．請寫出該燃料電池負極上的電極反應式為C₂H₆O+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O．
（3）用乙醇燃料電池電解400mL 飽和食鹽水裝置可簡單表示如圖：該裝置中發(fā)生電解反應的方程式為2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH；當陰極產生448mL氣體（體積在標準狀況下測得）時，停止電解，將電解后的溶液混合均勻，溶液的pH為13．（不考慮氣體的溶解及溶液體積的變化）

Answer 1

分析 （1）依據熱化學方程式書寫方法解答，標注物質聚集狀態(tài)和反應焓變；根據H元素守恒計算CH₄的物質的量，進而計算CO的物質的量；
（2）原電池的負極發(fā)生氧化反應，乙醇燃料電池中，乙醇被氧化，所以負極為乙醇在堿性溶液中失去電子生成碳酸根離子；
（3）根據兩個電極與電源的連接方式判斷電解池的陰陽極，寫出電解飽和食鹽水的方程式；然后根據電解飽和食鹽水中兩極的反應判斷反應現象，計算出生成氫氧化鈉的物質的量，最后計算出溶液的pH．

解答 解：（1）在298K時，1mol CH₄在氧氣中完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水，放出熱量890.0kJ，則該反應的熱化學方程式為：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.0kJ/mol，
18克液態(tài)水的物質的量=$\frac{18g}{18g/mol}$=1mol，根據H原子守恒可知n（CH₄）=$\frac{1mol×2}{4}$=0.5mol，故n（CO）=0.75mol-0.5mol=0.25mol，
故答案為：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.0kJ/mol；0.5；0.25；
（2）在乙醇燃料電池中，負極上是燃料乙醇發(fā)生失電子的氧化反應，在堿性環(huán)境下的電極反應為：C₂H₆O+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O，
故答案為：C₂H₆O+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O；
（3）根據圖示可知，左側的電極連接電源的負極，為電解池的陰極，所以左側發(fā)生還原反應生成氫氣；右側連接原電池的直接，所以電解池的右側為陽極，陽極發(fā)生氧化反應生成氯氣，電極飽和食鹽水的方程式為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH；陰極生成標況下的448mL氣體，該氣體為氫氣，標況下448mL氫氣的物質的量為0.02mol，根據反應方程式2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH可知，生成0.02mol氫氣會生成0.04mol氫氧化鈉，則該溶液中氫氧根離子濃度為：c（OH^-）=c（NaOH）=$\frac{0.04mol}{0.4L}$=0.1mol/L，溶液中氫離子濃度為：1×10^-13mol/L，溶液的pH=13，
故答案為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH；13．

點評 本題考查了熱化學方程式的書寫、原電池工作原理及電極反應式的書寫，題目難度中等，注意掌握熱化學方程式的書寫原則，能夠根據蓋斯定律及已知熱化學方程式寫出新的熱化學方程式；明確原電池、電解池工作原理，能夠正確書寫電極反應式．