Question

【题目】能源是人类生活和社会发展的基础，研究化学反应中的能量变化，有助于更好地利用化学反应为生产和生活服务。

（1）天然气和可燃冰(mCH4nH2O)既是高效洁净的能源，也是重要的化工原料。

①可燃冰(mCH4nH2O)属于_____晶体，写出CH4的结构式______。

②已知25℃、101kPa时，1g甲烷完全燃烧生成液态水放出55.65kJ热量，则该条件下反应CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)的 △H=___kJ/mol。

（2）用甲烷--氧气碱性(KOH溶液)燃料电池作电源，电解CuCl2溶液。反应装置如下图所示：

①b电极名称为______，d电极的电极反应式为__________。

②假设CuCl2溶液足量，当某电极上析出3.2g金属Cu时，理论上燃料电池消耗的氧气在标准状兄下的体积是_______mL。

（3）25℃，101kPa条件下，14gN2和3gH2反应生成NH3的能量变化如下图所示：

已知:①x=1127；

②25℃，101kPa下，N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92kJmol-1。则y=______。

Answer 1

【答案】 分子 -890.4 正极 Cu2++2e-=Cu 560 1173

【解析】(1)①甲烷为四面体结构，mCH4nH2O的熔沸点较低，为分子晶体；CH4为共价化合物，碳氢键以单键结合，其结构式为；正确答案：分子； 。

②1g甲烷完全燃烧生成液态水放出55.64kJ热量，则1mol甲烷燃烧放出的能量为16×55.65=890.4kJ；CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)的 △H=-890.4 kJ/mol；正确答案：-890.4。

(2)①a极通的是燃料甲烷，所以是负极；通入氧气的为正极；d电极与电源的负极相连，为电解池的阴极，发生还原反应，电极反应式为Cu2++2e-=Cu；正确答案：正极； Cu2++2e-=Cu 。

②假设CuCl2溶液足量，当某电极上析出3.2g金属Cu时，整个电路转移的物质的量为×2=0.05mol×2=0.1mol，消耗氧气的物质的量为×2=0.025mol，所以需氧气的体积为0.025mol×22.4L/mol=0.56L=560mL；正确答案：560。

(3)该反应放热H<0，反应热=反应物的总键能-生成物的总键能，氮气和氢气反应生成氨气的热化学方程式为：1/2N2(g)+3/2H2(g)=NH3(g) △H=x-y kJmol-1，则N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=2(x-y)kJmol-1=-92kJmol-1，所以x-y=-46，又因x=1127，所以y=1173；正确答案：1173。