Question

【題目】甲烷作為一種新能源在化學領域應用廣泛，請回答下列問題：

（1）甲烷—氧氣燃料電池是一種清潔能源，該電池用金屬鉑片插入氫氧化鉀溶液中作電極，在兩極上分別通甲烷和氧氣。其電極反應式分別為：負極_______________，正極______________。電池在放電過程中溶液的PH將___________（填“降低”、“升高”或“不變”）。

（2）以甲烷為原料制取氫氣是工業上常用的制氫方法。

已知：CH4(g)+H2O(g)═CO(g)+3H2(g)；△H=+206.2kJ·mol-1

CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)；△H=+247.4kJ·mol-1

寫出CH4(g)與H2O(g)反應生成CO2(g)和H2(g)的熱化學方程式為________________。

Answer 1

【答案】CH4-4e-+2OH-═CO32-+3H2OO2+4e-+2H2O=4OH-降低CH4(g)+2H2O(g)═CO2(g)+4H2(g) △H=+165.0kJ·mol-1

【解析】

（1）在堿性溶液中，負極上投放燃料甲烷，發生失電子發生氧化反應：CH4-8e-+10OH-═CO32-+7H2O，正極上投放氧氣，發生得電子的還原反應：2O2+4H2O+8e-═8OH-，燃料電池的總反應式為CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O，生成水，溶液體積增大，pH減小，故答案為：CH4-8e-+10OH-═CO32-+7H2O，O2+4e-+2H2O=4OH-；降低；

（2）據蓋斯定律，①×2-②得：CH4（g）+2H2O（g）═CO2（g）+4H2（g） △H=+165.0kJ·mol -1，故答案為：CH4（g）+2H2O（g）═CO2（g）+4H2（g）△H=+165.0 kJ·mol-1。