Question

（1）天然气是人们日常生活中的清洁能源．已知：
①CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）；△H₁=-890.3kJ?mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂ （g）；△H₂=-566kJ?mol^-1
则反应2CH₄（g）+3O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l）的△H=

-1214.6kJ?mol^-1

．
（2）甲烷燃料电池的化学方程式为CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O．某甲烷燃料电池以甲烷为燃料，以空气为氧化剂，以熔融的K₂CO₃（其中不含O^2-和HCO₃^-）为电解质，以具有催化作用和导电性能的稀土金属为电极．该燃料电池的负极电极反应式为：CH₄-8e^-+4CO₃^2-=5CO₂+2H₂O，则其正极电极反应式为

O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-

；为使电解质的组成保持稳定，使该燃料电池长时间稳定运行，在通入的空气中必须加入

CO₂

物质．
（3）以该燃料电池为电源，以铂作电极电解1000g 4.55%的NaOH溶液，一段时间后，溶液中溶质的质量分数变为5.00%，则阳极产生的气体在标准状况下的体积为

56

L．

Answer 1

分析：（1）利用盖斯定律计算反应热；
（2）根据正极发生还原反应书写正极反应式并判断需要补充的物质；
（3）根据溶液的质量分数的变化判断电解水的质量，由此计算生成氧气的体积．

解答：解：（1）已知：①CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）；△H₁=-890.3kJ?mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂ （g）；△H₂=-566kJ?mol^-1
利用盖斯定律，①×2-②可得：2CH₄（g）+3O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l）△H=（-890.3kJ?mol^-1）×2-（-566kJ?mol^-1）=-1214.6 kJ?mol^-1，故答案为：-1214.6 kJ?mol^-1；
（2）甲烷燃料电池以甲烷为燃料，以空气为氧化剂，以熔融的K₂CO₃（其中不含O^2-和HCO₃^-）为电解质，电池负极反应为CH₄-8e^-+4CO₃^2-=5CO₂+2H₂O，正极反应为O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-，总反应为CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O，由于通入空气的一极是电源的正极，正极上消耗二氧化碳，为使电解质的组成保持稳定，使该燃料电池长时间稳定运行，在通入的空气中必须加入CO₂，故答案为：O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-； CO₂；
（3）设1000g 4.55%的NaOH溶液，溶液中溶质的质量分数变为5.00%时电解水的质量为x，则

1000×4.55%

1000-x

=5.00%，x=90（g），
根据电解水的化学方程式：2H₂O

电解  .

2H₂↑+O₂↑，生成O₂的物质的量为

90g

18g/mol

×

1

2

=2.5mol，
则阳极产生的气体在标准状况下的体积为2.5mol×22.4L/mol=56L，
故答案为：56．

点评：本题考查电化学和热化学知识．在理解所学各部分化学知识的本质区别与内在联系的基础上，运用所掌握的知识进行必要的分析、类推或计算，解释、论证一些具体化学问题．本题难度不大，注意把握盖斯定律的应用和电极方程式的书写．