Question

【題目】溫室效應是由于大氣里溫室氣體(二氧化碳、甲烷等)含量增大而形成的。回答下列問題:

(1)利用CO2可以制取甲醇,有關化學反應如下:

①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g ) ΔH1=-178 kJ·mol-1

②2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH2=-566 kJ·mol-1

③2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH3=-483.6 kJ·mol-1

已知反應①中相關的化學鍵鍵能數據如下:

化學鍵	C—C	C—H	H—H	C—O	H—O
鍵能/kJ·mol-1	348	413	436	358	463

由此計算斷開1 mol CO需要吸收____________kJ的能量。

(2)甲烷燃料電池(簡稱DMFC)由于結構簡單、能量轉化率高、對環境無污染,可作為常規能源的替代品而越來越受到關注。DMFC工作原理如圖所示:通入a氣體的電極是原電池的______極(填“正”或“負”),其電極反應式為______。

(3)如圖是用甲烷燃料電池(電解質溶液為KOH溶液)實現鐵上鍍銅，則b處通入的是____(填“CH4”或“O2”)，電解前，U形管的銅電極、鐵電極的質量相等,電解2min后，取出銅電極、鐵電極，洗凈、烘干、稱量,質量差為12.8g,在通電過程中,電路中通過的電子為_____mol，消耗標準狀況下CH4______mL.

Answer 1

【答案】750 負 CH4 + 2H2O - 8e- CO2 + 8H+ O2 0.2 560

【解析】

（1）根據ΔH=反應物的鍵能之和—生成物的鍵能之和來解答；

（2）電池為甲烷的燃料電池，由圖可知電子由a極流出，則a為負極，甲烷在負極失去電子發生氧化反應，生成二氧化碳，反應式為CH4 + 2H2O - 8e- CO2 + 8H+；

（3）電鍍時鍍層金屬作陽極，即b處為正極，應該通O2，銅電極和鐵電極質量差為12.8g，則溶解的銅為6.4g，物質的量為0.1mol，通過電子為0.2mol，則消耗標準狀況下CH4的體積為（22.4L×0.2）/8=0.56L=560mL。

（1）根據ΔH=反應物的鍵能之和—生成物的鍵能之和，CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g )，ΔH1=2×E(CO)+3×436 kJ·mol-1—（3×413 kJ·mol-1+358 kJ·mol-1+46 3kJ·mol-1+463 kJ·mol-1×2）=-178 kJ·mol-1，解得E(CO)= 750 kJ·mol-1，故答案為：750；

（2）電池為甲烷的燃料電池，由圖可知電子由a極流出，則a為負極，甲烷在負極失去電子發生氧化反應，生成二氧化碳，反應式為CH4 + 2H2O - 8e- CO2 + 8H+，故答案為：負；CH4 + 2H2O - 8e- CO2 + 8H+；

（3）電鍍時鍍層金屬作陽極，即b處為正極，應該通O2，銅電極和鐵電極質量差為12.8g，則溶解的銅為6.4g，物質的量為0.1mol，通過電子為0.2mol，則消耗標準狀況下CH4的體積為（22.4L×0.2）/8=0.56L=560mL，故答案為：O2；0.2 ；560。