Question

（1）已知0.25molCH₄完全燃烧生成液态水时放出222.5kJ 热量，则其热化学方程式是

 

（2）燃料电池是将氢气、甲烷、乙醇等燃料在氧气中燃烧时的化学能直接转化为电能的装置．固体氧化物燃料电池（SOFC）以固体氧化物作为电解质，其工作原理如图所示．电极b的电极反应式是：

 

（3）假设外电路是电解硫酸铜溶液的装置．若以C₂H₄为燃料气，工作一段时间后燃料电池中消耗了标准状况下的2.24L C₂H₄，则外电路阴极区的产物及其物质的量分别是

 

、

 

．

Answer 1

考点：热化学方程式,化学电源新型电池,电解原理

专题：化学反应中的能量变化,电化学专题

分析：（1）依据热化学方程式书写方法，标注物质聚集状态和反应焓变写出热化学方程式；
（2）燃料电池中，正极上是氧气得电子的还原反应，据此书写；
（3）在电解池的阴极是阳离子得电子的还原反应，根据电子守恒计算．

解答： 解：（1）0.25molCH₄完全燃烧生成液态水时放出222.5kJ 热量，1mol甲烷燃烧生成二氧化碳和液态水放热890kJ，反应的热化学方程式为CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890kJ/mol，
故答案为：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890kJ/mol；
（2）燃料电池中，通氧气的电极是正极，正极上是氧气得电子的还原反应，即O₂+4e^-=2O^2-，故答案为：O₂+4e^-=2O^2-；
（3）在电解池的阴极是铜离子得电子的还原反应，会析出金属铜，燃料电池中消耗了标准状况下的2.24L即0.1mol C₂H₄，根据电极反应：C₂H₄+6O^2--12e^-═2CO₂+2H₂O，转移电子是1.2mol，Cu²⁺+2e^-=Cu，所以此时生成铜的物质的量是0.6mol，故答案为：Cu；0.6mol．

点评：本题考查学生热化学方程式的书写、燃料电池的工作原理以及电子守恒的有关计算知识，难度中等．