Question

甲烷作為一種新能源在化學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，請回答下列問題：
(1)高爐冶鐵過程中，甲烷在催化反應(yīng)室中產(chǎn)生水煤氣(CO和H₂)還原氧化鐵，有關(guān)反應(yīng)為：CH₄(g)＋CO₂(g)=2CO(g)＋2H₂(g)　ΔH＝＋260 kJ·mol^－1
已知：2CO(g)＋O₂(g)=2CO₂(g)  ΔH＝－566 kJ·mol^－1
則CH₄與O₂反應(yīng)生成CO和H₂的熱化學(xué)方程式為_______________________________
(2)如下圖所示，裝置Ⅰ為甲烷燃料電池(電解質(zhì)溶液為KOH溶液)，通過裝置Ⅱ?qū)崿F(xiàn)鐵棒上鍍銅。

①a處應(yīng)通入________(填“CH₄”或“O₂”)，b處電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是______________________________
②電鍍結(jié)束后，裝置Ⅰ中溶液的pH________(填寫“變大”“變小”或“不變”，下同)，裝置Ⅱ中Cu^2＋的物質(zhì)的量濃度________；
③電鍍結(jié)束后，裝置Ⅰ溶液中的陰離子除了OH^－以外還含有________(忽略水解)；
④在此過程中若完全反應(yīng)，裝置Ⅱ中陰極質(zhì)量變化12.8 g，則裝置Ⅰ中理論上消耗甲烷________L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。

Answer 1

(1)2CH₄(g)＋O₂(g)=2CO(g)＋4H₂(g)
ΔH＝－46 kJ·mol^－1
(2)①CH₄　O₂＋2H₂O＋4e^－=4OH^－　②變小
不變�、跜O　④1.12

(1)根據(jù)蓋斯定律，將第一個(gè)熱化學(xué)方程式乘以2，與第二個(gè)相加得2CH₄(g)＋O₂(g)=2CO(g)＋4H₂(g)　ΔH＝－46 kJ·mol^－1。
(2)由于Fe棒上鍍Cu，則    Cu棒發(fā)生氧化反應(yīng)，作陽極，b電極作正極，a電極作負(fù)極，CH₄在a處通入，O₂在b處通入，由于KOH作電解質(zhì)溶液，則b極反應(yīng)式為O₂＋2H₂O＋4e^－=4OH^－；電鍍過程中電解質(zhì)溶液不參與電極反應(yīng)，各離子濃度均不變；CH₄燃料電池中的化學(xué)方程式為CH₄＋2O₂＋2KOH=K₂CO₃＋3H₂O，可得溶液中存在CO，再由電子守恒得CH₄～4Cu，則12.8 g Cu的物質(zhì)的量為0.2 mol，消耗CH₄為＝0.05 mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.05 mol×22.4 L·mol^－1＝1.12 L。