Question

（16分）（1）在298K时，1molCH₄在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出热量890．0 kJ。写出该反应的热化学方程式                          。现有CH₄和CO的混合气体0．75mol，完全燃烧后，生成CO₂气体和18g液态水，并放出515kJ热量，则CH₄的物质的量为        。

（2）利用该反应设计一个燃料电池：用氢氧化钾溶液作电解质溶液，多孔石墨做电极，在电极上分别通入甲烷和氧气。通入甲烷气体的电极应为      极（填写“正”或“负”），该电极上发生的电极反应式为         。

（3）在下图所示实验装置中总反应的方程式为                ；

如果起始时盛有1000mL pH=5的硫酸铜溶液（25℃，CuSO₄足量），一段时间后溶液的pH变为1，此时可观察到的现象是               ；

若要使溶液恢复到起始浓度（温度不变，忽略溶液体积的变化），可向溶液中加入           （填物质名称），其质量约为        。

Answer

（1）CH4(g)+ 2O2(g)==CO2(g)+ 2H2O(l) △H = -890．0kJ/mol 0．5 （2）负 CH4—8e- + 10OH- == CO32- + 7H2O （3）2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑石墨电极表面有气泡产生，铁电极上附着一层红色物质，溶液颜色变浅 氧化铜(/碳酸铜 ) 4g 或 6．2g

【解析】

试题分析：（1）燃烧热就是1mol物质完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量。根据题意CH4的燃烧热化学方程式为：CH4(g)+ 2O2(g)==CO2(g)+ 2H2O(l) △H = -890．0kJ/mol，水只能由CH4燃烧生成，18g液态水的物质的量为1mol,根据反应中的计量数关系，生成1mol水需要消耗CH4物质的量为0．5mol，（2）燃料电池中燃料反应的一极是负极，发生的电极反应为CH4—8e- + 10OH- == CO32- + 7H2O ．（3）根据电子的移动方向知道石墨做阳极，Fe做阴极，装置就是电解CuSO4溶液，方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑，Cu2+在阴极放电，生成铜单质，那么铁电极上附着一层红色物质，CuSO4溶液颜色变浅，Cl-在阳极放电生成Cl2，石墨电极表面有气泡产生。溶液的pH变为1则c(H+)=0．1mol/L,n(H+)=0．1mol/L×1L=0．1mol,则生成的H2SO4物质的量为0．05mol，溶液中减少了Cu和O2，相当于减少的是CuO，根据少什么就加什么，可以加入CuO，质量为0．05mol×80g/mol=4．0g，也可加入碳酸铜，质量为0．05mol×124g/mol=6．2g

考点：热化学方程式的书写和计算，燃料电池电极反应的书写，电解池的有关反应方程式的书写和计算。