Question

能源是國民經濟發展的重要基礎，我國目前使用的能源主要是化石燃料。
(1)在25℃、101 kPa時，16 g CH₄完全燃燒生成液態水時放出的熱量是890.31 kJ，則CH₄燃燒的熱化學方程式為_______________________________。
(2)已知：
C(s)+O₂(g)===CO₂(g)；ΔH＝-437.3 kJ·mol^-1
H₂(g)+1/2O₂(g)===H₂O(g)；ΔH＝-285.8 kJ·mol^-1
CO(g)+1/2O₂(g)===CO₂(g)；ΔH＝-283.0 kJ·mol^-1
則煤氣化反應C(s)+H₂O(g)===CO(g)+H₂(g) 的焓變ΔH＝________kJ·mol^-1。
（3）如下圖所示組成閉合回路，其中，甲裝置中CH₄為負極，O₂和CO₂的混合氣體為正極，稀土金屬材料為電極，以熔融碳酸鹽為電解質；乙裝置中a、b為石墨，b極上有紅色物質析出，CuSO₄溶液的體積為200 mL。

①甲裝置中氣體A為_____ （填“CH₄”或“O₂和CO₂”），d極上的電極反應式為_____________。
②乙裝置中a極上的電極反應式為____________________________。若在a極產生112mL(標準狀況)氣體，則甲裝置中消耗CH₄________ mL (標準狀況)，乙裝置中所得溶液的pH=__________。（忽略電解前后溶液體積變化）
③如果乙中電極不變，將溶液換成飽和Na₂SO₄溶液，當陰極上有a mol氣體生成時，同時有w g Na₂SO₄·10H₂O晶體析出，若溫度不變，剩余溶液中溶質的質量分數應為________(用含w、a的表達式表示，不必化簡)。

Answer 1

（1） CH₄(g)+2O₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(l) △H=-890.31kJ·mol^-1
（2）131.5
（3）①CO₂ ；O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-
②4OH^- -4e^- = O₂↑+2H₂O ；56 ；1
③(w×142/322)/( w+18a)×100%