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新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料,兩電極上分別通入CH4和O2,電解質為KOH溶液。某研究小組將甲烷燃料電池作為電源進行氯化鎂溶液龜解實驗,電解裝置如圖所示。

請回答下列問題:

(1)甲烷燃料電池負極的電極反應式為:                                  

(2)閉合開關K后,a、b電極上均有氣體產生,其中a電極上的氣體可用           檢驗,b電極上得到的氣體是          ,電解氯化鎂溶液的離子方程式為            

(3)若甲烷通入量為1.12 L(標準狀況),且反應完全,則理論上通過電解池的電子的物質的量為            ,產生的氯氣體積為            L(標準狀況)。

(4)已知常溫常壓下,0.25molCH4完全燃燒生成CO2和H2O時,放出222.5kJ熱量,請寫出CH4燃燒熱的熱化學方程式                                           

已知;①C(石墨)+O2(g)=CO2(g)△H1=-393.5kJ/mol

②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H2=-571.6kJ/mol

計算:C(石墨)與H2(g)反應生成1molCH4(g)的△H=             

 

【答案】

 

(1)CH4+ 10OH―8e- = CO32+7H2O

(2)濕潤的淀粉碘化鉀試紙   氫氣   Mg2++2Cl+2H2O = Mg(OH)2+ H2↑+Cl2

(3)0.4mol   4.48L

(4)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+ 2H2O(l) △H= -890kJ/mol   -75.1kJ/mol

【解析】

試題分析:該裝置中左邊是原電池,右邊是電解池,a為陽極,b為陰極。(1)甲烷在堿性條件下失去電子,電極反應式為CH4+ 10OH―8e- = CO32+7H2O;(2)a極產生氯氣,用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗;b極H+放電,產生氫氣,電解方程式為Mg2++2Cl+2H2O = Mg(OH)2+ H2↑+Cl2↑;

(3)n(e-)=1.12÷22.4×8=0.4mol   v(Cl2)=0.4÷2×22.4=4.48L

 (4)0.25molCH4完全燃燒生成CO2和H2O時,放出222.5kJ熱量,

1molCH4完全燃燒放出熱量為222.5×4=890kJ,燃燒熱熱化學方程式為

CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+ 2H2O(l) △H= -890kJ/mol

△H=△H1+△H2-甲烷燃燒熱=-75.1kJ/mol

考點:考查化學反應中能量變化有關問題。

 

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:

(2012?海南)新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料,兩電極上分別通入CH4和O2,電解質為KOH溶液.某研究小組將兩個甲烷燃料電池串聯后作為電源,進行飽和氯化鈉溶液電解實驗,如圖所示.

回答下列問題:
(1)甲烷燃料電池正極、負極的電極反應分別為
2O2+4H2O+8e-=8OH-
2O2+4H2O+8e-=8OH-
CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O
CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O

(2)閉合K開關后,a、b電極上均有氣體產生.其中b電極上得到的是
H2
H2
,電解氯化鈉溶液的總反應方程式為
2NaCl+2H2O
 通電 
.
 
2NaOH+H2↑+Cl2
2NaCl+2H2O
 通電 
.
 
2NaOH+H2↑+Cl2

(3)若每個電池甲烷通如量為1L(標準狀況),且反應完全,則理論上通過電解池的電量為
1L
22.4L/mol
×8×9.65×104C/mol=3.45×104C
1L
22.4L/mol
×8×9.65×104C/mol=3.45×104C
(法拉第常數F=9.65×l04C?mol-1列式計算),最多能產生的氯氣體積為
4
4
L(標準狀況).

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科目:高中化學 來源: 題型:

新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料,兩電極上分別通入CH4和O2,電解質為KOH溶液.某研究小組將兩個甲烷燃料電池串聯后作為電源,進行電解飽和氯化鈉溶液實驗,如圖所示.

回答下列問題:
(1)閉合K開關后,u型管中a、b電極上均有氣體產生,其中a極上得到的物質是
氯氣
氯氣
,在b極上放電的離子是
H+
H+
,往b極處的溶液滴入酚酞試液,能觀察到
b極附近的溶液變紅
b極附近的溶液變紅

(2)電解氯化鈉溶液的總反應化學方程式為
2NaCl+2H2O
 電解 
.
 
Cl2↑+H2↑+2NaOH
2NaCl+2H2O
 電解 
.
 
Cl2↑+H2↑+2NaOH

(3)甲烷燃料電池正極、負極的電極反應分別為
O2+2H2O+4e-═4OH-
O2+2H2O+4e-═4OH-
CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O
CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O

(4)若每個電池甲烷通入量為2.24L(標準狀況),且反應完全,則理論上通過電解池的電子的總物質的量為
0.8mol
0.8mol
,最多能產生的氯氣體積為
8.96
8.96
 L(標準狀況).

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科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料,兩電極上分別通入CH4和O2,電解質為KOH溶液.某研究小組將兩個甲烷燃料電池串聯后作為電源,進行飽和氧化鈉轄液電解實驗,如圖1所示.

回答下列問題:
(1)甲烷燃料電池正極、負極的電極反應分別為
2O2+4H2O+8e-=8OH-
2O2+4H2O+8e-=8OH-
CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O
CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O

(2)閉合K開關后,a、b電極上均有氣體產生.電解氯化鈉溶液的總反應方程式為
2NaCl+2H2O
 電解 
.
 
2NaOH+H2↑+Cl2
2NaCl+2H2O
 電解 
.
 
2NaOH+H2↑+Cl2

(3)氯堿廠電解飽和食鹽水制取燒堿,同時制鹽酸的工藝流程如圖2:
根據題意完成下列填空:
①粗鹽中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等雜質,精制時所用試劑為:A 鹽酸;B BaCl2溶液;C NaOH溶液;D Na2CO3溶液.加入試劑的順序是
BCDA或CBDA
BCDA或CBDA

②電解飽和食鹽水時,與電源正極相連的電極上發生的反應為
2Cl--2e→Cl2
2Cl--2e→Cl2
.與電源負極線連的電極附近溶液pH
變大
變大
(變大、不變、變小).
③HCl合成反應中保持過量的氣體是
氫氣
氫氣
;從HCl合成塔的觀察口能觀察到的現象是
蒼白色火焰
蒼白色火焰

④利用HCl合成時放出的熱量來產生水蒸汽,用于NaOH溶液的蒸發,這樣做的優點是
充分利用能量
充分利用能量

⑤檢驗NaOH產品中是否含有NaCl的實驗方案是
加足量稀硝酸至呈酸性,然后滴加硝酸銀溶液,若產生白色沉淀,則含有氯化鈉
加足量稀硝酸至呈酸性,然后滴加硝酸銀溶液,若產生白色沉淀,則含有氯化鈉

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科目:高中化學 來源: 題型:

新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料,兩電極上分別通入CH4和O2,電解質為KOH溶液.某研究小組將兩個甲烷燃料電池串聯后作為電源,進行飽和氯化鈉溶液電解實驗,如圖所示.回答下列問題:
(1)甲烷燃料電池正極、負極的電極反應分別為
2O2+4H2O+8e-=8OH-
2O2+4H2O+8e-=8OH-
CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O
CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O

(2)閉合K開關后,a、b電極上均有氣體產生.其中b電極上得到的是
氫氣
氫氣
,a電極上所產生氣體檢驗方為法
把濕潤的淀粉碘化鉀試紙靠近a極,若試紙變藍,說明得到的氣體是Cl2
把濕潤的淀粉碘化鉀試紙靠近a極,若試紙變藍,說明得到的氣體是Cl2
,電解氯化鈉溶液的總反應方程式為
2NaCl+2H2O
 電解 
.
 
2NaOH+H2↑+Cl2
2NaCl+2H2O
 電解 
.
 
2NaOH+H2↑+Cl2

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科目:高中化學 來源: 題型:

新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料,兩電極上分別通入CH4和O2,電解質為KOH溶液.某研究小組將兩個甲烷燃料電池串聯后作為電源,進行飽和氯化鈉溶液的電解實驗,如圖所示.
精英家教網
回答下列問題:
(1)甲烷燃料電池正極的電極反應式為
 
、負極的電極反應式為
 

(2)閉合K開關后,a、b電極上均有氣體產生.其中b電極上得到的是
 
,電解氯化鈉溶液的化學方程式為
 
;若電解一段時間后,石墨棒上產生標準狀況下的Cl2 224mL,電解后的溶液總體積為200mL,
則溶液的pH=
 

(3)若每個電池甲烷通入量為 1L(標準狀況),且反應完全,則理論上通過電解池的電量為
 
(法拉第常數F=9.65×l04C?mol-1,列式計算),最多能產生的氯氣體積為
 
L (標準狀況).

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