Question

【题目】能源是国民经济发展的重要基础，我国目前使用的能源主要是化石燃料。

（1）在25℃、101kPa时，8gCH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是445.15kJ，则CH4燃烧的热化学方程式______________________________________________________。

（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

则煤气化反应C(s)+H2O(g) = CO(g)+H2(g)的焓变△H=___________ kJ·mol-1。

（3）人们利用原电池原理制作了多种电池，以满足日常生活、生产和科学技术等方面的需要。请根据题中提供的信息，回答下列问题。

①铅蓄电池在放电时的电池反应为Pb+PbO2+2H2SO4==2PbSO4+2H2O，则其正极上的电极反应为________________________________________________________。

②FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板时发生反应：2FeCl3+Cu==2FeCl2+ CuCl2。若将此反应设计成原电池，则负极所用的电极材料为_____；电极反应式：_________________。

③已知甲醇燃料电池的工作原理如下图所示。该电池工作时，b口通入的物质为_____，该电池正极上的电极反应式为___________________；当6.4g甲醇(CH3OH)完全反应生成CO2时，有___ mol电子发生转移。若将电池的电解质溶液换为KOH溶液，则负极的电极方程式为______________________。

（4）用稀硝酸吸收NOx，得到HNO3和HNO2的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式为_____________________________________。

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时，8gCH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是445.15kJ，则1mol甲烷燃烧放出的热量为：=890.3kJ，则CH4燃烧的热化学方程式是：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=890.3kJ/mol，

故答案为：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

根据盖斯定律：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，

答案为：+131.5；

（3）①放电时PbO2在正极上发生还原反应，所以正极上的电极反应式为PbO2+4H++SO42-+2e- = PbSO4+2H2O。

答案为：PbO2+4H++SO42-+2e- = PbSO4+2H2O；

②反应2FeCl3+Cu=2FeCl2 +CuCl2中，Cu失电子发生氧化反应:Cu-2e-=Cu2+，所以原电池中的负极材料是Cu；

答案为：Cu；Cu-2e－＝Cu2+；

③原电池中H+向正极移动，根据图中氢离子的移动方向可知C口一侧的电极为正极，所以b口一侧的电极是负极，甲醇在负极上发生氧化反应，故b 口通入的是CH3OH；正极上氧气发生还原反应，得电子，与氢离子结合生成水，电极反应式为O2+4H++4e－＝2H2O；6.4 g甲醇的物质的量为=0.2mol，根据反应2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)，当消耗甲醇2mol时，转移电子为12mol，所以当0.2mol甲醇完全反应生成CO2时，转移电子是1.2mol，负极上的电极反应式为CH3OH +8 OH-﹣6e-═CO32-+6 H2O，

答案为：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，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸，说明电解时阳极上亚硝酸根离子失电子生成硝酸根离子，其电极反应式为HNO2-2e-+H2O==NO3-+3H+；

故答案为：HNO2-2e-+H2O==NO3-+3H+。