Question

16．回答下列問題：
（1）高爐冶鐵過程中，甲烷在催化反應室中產生水煤氣（CO和H₂）還原氧化鐵，有關反應為：CH₄（g）+CO₂（g）═2CO（g）+2H₂（g）；△H=+260kJ•mol^-1
已知：2CO₂（g）═2CO（g）+O₂（g）；△H=+582kJ•mol^-1
則CH₄與O₂反應生成CO和H₂的熱化學方程式為：2CH₄（g）+O₂（g）═2CO（g）+4H₂（g）；△H=-62 kJ•mol^-1 ．
（2）如圖所示，裝置Ⅰ為乙醇燃料電池（電解質溶液為KOH溶液），通過裝置Ⅱ實現鐵棒上鍍銅．
①b處應通入O₂（填“CH₄”或“O₂”），a處電極上發生的電極反應式是：C₂H₅OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O．
②在此過程中若完全反應，裝置Ⅱ中陰極質量變化19.2g，則裝置Ⅰ中理論上消耗乙醇2.3_ g．

Answer 1

分析 （1）氧化熱化學方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學方程式；
（2）①裝置Ⅰ為乙醇燃料電池，電解質溶液為KOH溶液，乙醇在原電池負極失電子發生氧化反應，堿性環境中生成碳酸鉀，氧氣在正極得到電子生成氫氧根離子；
②裝置Ⅱ為電解池，依據電解反應計算電子轉移，結合電子守恒計算消耗乙醇的質量；

解答 解：（1）①CH₄（g）+CO₂（g）═2CO（g）+2H₂（g）；△H=+260kJ•mol^-1
②2CO₂（g）═2CO（g）+O₂（g）；△H=+582kJ•mol^-1
氧化蓋斯定律計算①×2-②得到CH₄與O₂反應生成CO和H₂的熱化學方程式為：2CH₄（g）+O₂（g）═2CO（g）+4H₂（g）；△H=-62 kJ•mol^-1 ，
故答案為：2CH₄（g）+O₂（g）═2CO（g）+4H₂（g）；△H=-62 kJ•mol^-1 ；
（2）①通過裝置Ⅱ實現鐵棒上鍍銅，則裝置Ⅱ中銅做電解池陽極，鐵做電解池陰極，與銅相連的b電極為原電池正極，b處通入的是氧氣，與鐵相連的a電極為原電池的負極，a電極發生的反應是乙醇失電子發生氧化反應，陰極電子守恒、電荷守恒和原子守恒寫出電極反應為：C₂H₅OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O，
故答案為：O₂，C₂H₅OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O；  
②在此過程中若完全反應，裝置Ⅱ中陰極質量變化19.2g，電極反應Cu²⁺+2e^-=Cu，陰極質量變化增大質量為銅的質量，物質的量=$\frac{19.2g}{64g/mol}$=0.3mol，電子轉移0.6mol，裝置Ⅰ中電極反應C₂H₅OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O，電子轉移0.6mol，消耗乙醇0.05mol，理論上消耗乙醇質量=0.05mol×46g/mol=2.3g，
故答案為：2.3；

點評 本題涉及電化學、熱化學等知識，注意知識的歸納和整理是關鍵，綜合性強，難度中等．