Question

新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH 4 和O 2 ，电解质为KOH溶液。某研究小组将

新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH 4 和O 2 ，电解质为KOH溶液。某研究小组将甲烷燃料电池作为电源进行氯化镁溶液龟解实验，电解装置如图所示。 请回答下列问题：（1）甲烷燃料电池负极的电极反应式为： 。（2）闭合开关K后，a、b电极上均有气体产生，其中a电极上的气体可用 检验，b电极上得到的气体是 ，电解氯化镁溶液的离子方程式为 。（3）若甲烷通入量为1.12 L（标准状况），且反应完全，则理论上通过电解池的电子的物质的量为 ，产生的氯气体积为 L（标准状况）。（4）已知常温常压下，0.25molCH 4 完全燃烧生成CO 2 和H 2 O时，放出222.5kJ热量，请写出CH 4 燃烧热的热化学方程式 。已知；①C（石墨）+O 2 （g）=CO 2 （g）△H 1 =-393．5kJ/mol②2H 2 （g）+O 2 （g）=2H 2 O（l）△H 2 =-571．6kJ/mol计算：C（石墨）与H 2 （g）反应生成1molCH 4 （g）的△H= 。

Answer 1

（1）CH 4 + 10OH ― ―8e - = CO 3 2 － +7H 2 O （2）湿润的淀粉碘化钾试纸  氢气   Mg 2+ +2Cl － +2H 2 O = Mg(OH) 2 + H 2 ↑+Cl 2 ↑ （3）0.4mol   4.48L （4）CH 4 (g)+2O 2 (g)=CO 2 (g)+ 2H 2 O(l) △H= -890kJ/mol  -75.1kJ/mol

试题分析：该装置中左边是原电池，右边是电解池，a为阳极，b为阴极。(1)甲烷在碱性条件下失去电子，电极反应式为CH 4 + 10OH ― ―8e - = CO 3 2 － +7H 2 O；（2）a极产生氯气，用湿润的淀粉碘化钾试纸检验；b极H + 放电，产生氢气，电解方程式为Mg 2+ +2Cl － +2H 2 O = Mg(OH) 2 + H 2 ↑+Cl 2 ↑； （3）n(e - )=1.12÷22.4×8=0.4mol   v(Cl 2 )=0.4÷2×22.4=4.48L （4）0.25molCH 4 完全燃烧生成CO 2 和H 2 O时，放出222.5kJ热量， 1molCH 4 完全燃烧放出热量为222.5×4=890kJ，燃烧热热化学方程式为 CH 4 (g)+2O 2 (g)=CO 2 (g)+ 2H 2 O(l) △H= -890kJ/mol △H=△H 1 +△H 2 －甲烷燃烧热=-75.1kJ/mol