Question

丙烷是液化石油气主要成分之一，是一种优良的燃料。试回答下列问题： 

(1)如图是一定量丙烷完全燃烧生成CO₂和1mol H₂O(l)过程中的能量变化图，(图中的括号内填入“+”或“﹣”)_____。写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式：_________________________  

(2)科研人员设想用如图所示装置生产硫酸。

①上述生产硫酸的总反应方程式为_____________，b 是___________  极(填“正”或“负”)，b 电极反应式为______________________________，a 电极发生______________ (填“氧化反应”或“还原反应”)。②生产过程中H⁺向_____(填 a 或 b)电极区域运动。

(3)将两个铂电极插入氢氧化钾溶液中，向两极分别通入甲烷和氧气，可构成甲烷燃料电池，已知通入甲烷的一极为负极，其电极反应式为：_______________________。电池在放电过程中，溶液的pH值将______________ 。(填“下降”“上升”或“不变”)

Answer

- C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) △H=—2215kJ／mol 2SO2+ O2+2H2O=2H2SO4 正 O2+4e-+4H+ =2H2O 氧化反应 b CH4—8e-+10OH-=CO32-+7 H2O 下降

【解析】

(1)由图可知，丙烷完全燃烧生成CO2和1mol H2O（l）的反应放热△H=-553.75kJ/mol；

（2）原电池工作时，二氧化硫在负极失电子发生氧化反应生成硫酸，电极反应式为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+，氧气在正极得电子发生还原反应，电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，电子从负极沿导线流向正极，阳离子向正极移动，；

（3）燃料电池工作时，通入甲烷的一极为负极，碱性条件下，甲烷在负极失电子发生氧化反应，电极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，通入氧气的电极是正极，氧气在正极得电子发生还原反应，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，电池的总反应方程式为CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O。

(1)由图可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，丙烷完全燃烧生成CO2和1mol H2O（l）的反应放热△H=-553.75kJ/mol，则写出的热化学方程式为：C3H8（g）+5O2（g）=3CO2（g）+4H2O（l）△H1=-2215.0kJ/mol，故答案为— C3H8（g）+5O2（g）=3CO2（g）+4H2O（l）△H1=-2215.0 kJ/mol；

（2）①由图可知，通入二氧化硫的电极是负极，二氧化硫在负极a极失电子发生氧化反应生成硫酸，电极反应式为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+，通入氧气的电极是正极，氧气在正极b极得电子发生还原反应，电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，则生产硫酸的总反应方程式为2SO2+ O2+2H2O=2H2SO4，故答案为2SO2+ O2+2H2O=2H2SO4；正；O2+4e_+4H+=2H2O；氧化反应；

②生产过程中，电子从负极a极沿导线流向正极b极，阳离子向正极移动，H+向正极b极移动，故答案为b；

（3）燃料电池工作时，通入甲烷的一极为负极，碱性条件下，甲烷在负极失电子发生氧化反应，电极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，通入氧气的电极是正极，氧气在正极得电子发生还原反应，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，电池的总反应方程式为CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O，反应中消耗OH-，溶液的pH值将下降，故答案为CH4—8e-+10OH-=CO32-+7 H2O；下降。