题目

题型：不详难度：来源：

CH₄ 是一种清洁、高效、具有优良的环保性能的燃料，其燃烧热为890.3KJ•mol^-1．它可以作为燃料电池的燃料．
（1）写出甲烷燃烧的热化学方程式：______；
（2）已知H₂（g）和C（s）的燃烧热分别是285.8KJ•mol^-1、393.5KJ•mol^-1；则反应C（s）+2H₂（g）=CH₄（g）的反应热△H=______；
（3）以甲烷、空气、氢氧化钾溶液为原料，惰性电极为电极可以构成燃料电池．该电池的负极反应式为：______；
（4）用（3）中的燃料电池为电源，以石墨为电极电解500ml滴有酚酞的NaCl溶液，装置如图所示：
①请写出电解过程中阴极附近观察到的现象：______．
②到燃料电池消耗2.8L O₂（标准状况下）时，计算此时NaCl溶液的pH=______（假设溶液的体积不变，气体全部从溶液中逸出）．在Y极通过的电子的物质的量为：______．
③电解之后，要使溶液恢复原状，应该向溶液中加入物质______（填名称）．溶液中Cl^-流向______极（填“X”或“Y”）．

答案

（1）CH₄ 是一种清洁、高效、具有优良的环保性能的燃料，其燃烧热为890.3KJ•mol^-1，热化学方程式为：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）25℃、101kPa下，H₂（g）、C（s）的燃烧热分别是285.8kJ•mol^-1、393.5kJ•mol^-1；
则①H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ•mol^-1；
②C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1；
③CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3KJ/mol；
依据盖斯定律，①×2+②-③得到：C（_S）+2H₂（g）=CH₄（g）△H=-74.8KJ/mol；
故答案为：-74.8KJ/mol；
（3）负极上的电极反应式等于电池的总反应式-正极发生的电极方程式；以甲烷、空气、氢氧化钾溶液为原料，惰性电极可构成燃料电池，正极反应为：3O₂+12H₂O+12e^-=12OH^-，总反应式为：CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O，两式相减，负极反应为：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，
故答案为：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
（4）燃料电池为电源，以石墨为电极电解500ml滴有酚酞的NaCl溶液，X为电解池的阳极，Y为电解池的阴极；
①阴极是溶液中的氢离子得到电子生成氢气，溶液中水的电离被破坏，生成了氢氧根离子显碱性，遇酚酞变红；电解过程中阴极附近观察到的现象是，阴极附近变红；
故答案为：阴极附近变红；
②甲烷燃料电池的正极消耗氧气，燃料电池消耗2.8L O₂物质的量=

2.8L

22.4L/mol

=0.125mol；正极反应为：3O₂+12H₂O+12e^-=12OH^-，计算得到电子转移为0.5mol；电解氯化钠溶液阴极电极反应为：2H⁺+2e^-=H₂↑，根据水电离出的氢氧根离子和氢离子守恒，溶液中减少的氢离子和增加的氢氧根离子相同，计算得到生成氢氧根离子物质的量为0.5mol，C（OH^-）=

0.5mol

0.5L

=1mol/L；所以溶液PH=14；电极上的电子守恒得到在Y极通过的电子的物质的量为0.5mol；
故答案为：14； 0.5mol；
③电解氯化钠溶液生成了氢气、氯气和氢氧化钠，恢复原溶液浓度需要加入氢气和氯气组成的含氯化氢的盐酸溶液；电解过程中阴离子移向阳极；故答案为：盐酸；阳．