Question

甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛，请回答下列问题：

(1)高炉冶铁过程中，甲烷在催化反应室中产生水煤气(CO和H₂)还原氧化铁，有关反应为：

CH₄(g)+CO₂(g)2CO(g)+2H₂(g)   △H=260kJ•mol^﹣1

已知：2CO(g)+O₂(g)2CO₂(g)    △H=﹣566kJ•mol^﹣1

则CH₄与O₂反应生成CO和H₂的热化学方程式为                。

(2)如图所示，装置Ⅰ为甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)，通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。

①b处电极上发生的电极反应式：                        ；

②电镀结束后，装置Ⅰ中KOH溶液的浓度               (填写“变大”、“变小”或“不变”)，装置Ⅱ中Cu电极上发生的电极反应式：               。

③在此过程中若完全反应，装置Ⅱ中阴极质量变化12.8g，则装置Ⅰ中理论上消耗甲烷              L(标准状况下)。

答

Answer

(1)2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g)△H=﹣46 kJ/mol

(2)①O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣ ②变小 Cu-2e- =Cu2+ ③1.12

【解析】

试题分析：(1)①CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)△H=+260kJ/mol

②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H=-566kJ/mol

根据盖斯定律，由①×2+②得：2CH4(g)+O2(g)═2CO(g)+4H2(g)△H=-46 kJ/mol；

(2)①II中实现镀铜，则Cu作阳极、Fe作阴极，I中a处电极为负极、b处电极为正极，负极上通入燃料、正极上通入氧化剂氧气，正极电极反应为O2+2H2O+4e-═4OH-；

②根据I中电池反应为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，KOH参加反应导致溶液中KOH浓度降低，则溶液的pH减小；

③串联电路中转移电子相等，所以消耗甲烷的体积=×22.4L/mol=1.12L，故答案为。

考点：考查盖斯定律、原电池和电解池原理。