Question

新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH₄和O₂，电解质为KOH溶液。某研究小组将甲烷燃料电池作为电源进行氯化镁溶液龟解实验，电解装置如图所示。

请回答下列问题：

（1）甲烷燃料电池负极的电极反应式为：                                  。

（2）闭合开关K后，a、b电极上均有气体产生，其中a电极上的气体可用           检验，b电极上得到的气体是          ，电解氯化镁溶液的离子方程式为             。

（3）若甲烷通入量为1.12 L（标准状况），且反应完全，则理论上通过电解池的电子的物质的量为            ，产生的氯气体积为            L（标准状况）。

（4）已知常温常压下，0.25molCH₄完全燃烧生成CO₂和H₂O时，放出222.5kJ热量，请写出CH₄燃烧热的热化学方程式                                           。

已知；①C（石墨）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-393．5kJ/mol

②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H₂=-571．6kJ/mol

计算：C（石墨）与H₂（g）反应生成1molCH₄（g）的△H=              。

Answer

（1）CH4+ 10OH――8e- = CO32－+7H2O

（2）湿润的淀粉碘化钾试纸   氢气   Mg2++2Cl－+2H2O = Mg(OH)2+ H2↑+Cl2↑

（3）0.4mol   4.48L

（4）CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+ 2H2O(l) △H= -890kJ/mol   -75.1kJ/mol

【解析】

试题分析：该装置中左边是原电池，右边是电解池，a为阳极，b为阴极。(1)甲烷在碱性条件下失去电子，电极反应式为CH4+ 10OH――8e- = CO32－+7H2O；（2）a极产生氯气，用湿润的淀粉碘化钾试纸检验；b极H+放电，产生氢气，电解方程式为Mg2++2Cl－+2H2O = Mg(OH)2+ H2↑+Cl2↑；

（3）n(e-)=1.12÷22.4×8=0.4mol   v(Cl2)=0.4÷2×22.4=4.48L

 （4）0.25molCH4完全燃烧生成CO2和H2O时，放出222.5kJ热量，

1molCH4完全燃烧放出热量为222.5×4=890kJ，燃烧热热化学方程式为

CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+ 2H2O(l) △H= -890kJ/mol

△H=△H1+△H2－甲烷燃烧热=-75.1kJ/mol

考点：考查化学反应中能量变化有关问题。