Question

（1）天然氣是人們日常生活中的清潔能源．已知：
①CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）；△H₁=-890.3kJ?mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂ （g）；△H₂=-566kJ?mol^-1
則反應2CH₄（g）+3O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l）的△H=

-1214.6kJ?mol^-1

．
（2）甲烷燃料電池的化學方程式為CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O．某甲烷燃料電池以甲烷為燃料，以空氣為氧化劑，以熔融的K₂CO₃（其中不含O^2-和HCO₃^-）為電解質，以具有催化作用和導電性能的稀土金屬為電極．該燃料電池的負極電極反應式為：CH₄-8e^-+4CO₃^2-=5CO₂+2H₂O，則其正極電極反應式為

O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-

；為使電解質的組成保持穩定，使該燃料電池長時間穩定運行，在通入的空氣中必須加入

CO₂

物質．
（3）以該燃料電池為電源，以鉑作電極電解1000g 4.55%的NaOH溶液，一段時間后，溶液中溶質的質量分數變為5.00%，則陽極產生的氣體在標準狀況下的體積為

56

L．

Answer 1

分析：（1）利用蓋斯定律計算反應熱；
（2）根據正極發生還原反應書寫正極反應式并判斷需要補充的物質；
（3）根據溶液的質量分數的變化判斷電解水的質量，由此計算生成氧氣的體積．

解答：解：（1）已知：①CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）；△H₁=-890.3kJ?mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂ （g）；△H₂=-566kJ?mol^-1
利用蓋斯定律，①×2-②可得：2CH₄（g）+3O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l）△H=（-890.3kJ?mol^-1）×2-（-566kJ?mol^-1）=-1214.6 kJ?mol^-1，故答案為：-1214.6 kJ?mol^-1；
（2）甲烷燃料電池以甲烷為燃料，以空氣為氧化劑，以熔融的K₂CO₃（其中不含O^2-和HCO₃^-）為電解質，電池負極反應為CH₄-8e^-+4CO₃^2-=5CO₂+2H₂O，正極反應為O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-，總反應為CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O，由于通入空氣的一極是電源的正極，正極上消耗二氧化碳，為使電解質的組成保持穩定，使該燃料電池長時間穩定運行，在通入的空氣中必須加入CO₂，故答案為：O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-； CO₂；
（3）設1000g 4.55%的NaOH溶液，溶液中溶質的質量分數變為5.00%時電解水的質量為x，則

1000×4.55%

1000-x

=5.00%，x=90（g），
根據電解水的化學方程式：2H₂O

電解  .

2H₂↑+O₂↑，生成O₂的物質的量為

90g

18g/mol

×

1

2

=2.5mol，
則陽極產生的氣體在標準狀況下的體積為2.5mol×22.4L/mol=56L，
故答案為：56．

點評：本題考查電化學和熱化學知識．在理解所學各部分化學知識的本質區別與內在聯系的基礎上，運用所掌握的知識進行必要的分析、類推或計算，解釋、論證一些具體化學問題．本題難度不大，注意把握蓋斯定律的應用和電極方程式的書寫．