Question

【題目】能量是國民經濟發展的重要基礎，天然氣是我國目前使用的主要能源。

(1)已知

化學鍵	C-H	C=O	O=O	H-O
E/(KJ/mol)	a	b	c	d

CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)的焓變ΔH=______kJ/mol。

(2)燃料電池具有高的發電效率，因而受到重視。下圖甲為甲烷燃料電池(電解質溶液為硫酸)該電池的正極反應為_________。

(3)利用上述燃料電池，按下圖所示裝置進行電解，A、B、C、D均為鉑電極，

I.甲槽中有200mL一定濃度的NaCl與CuSO4混合溶液，理論上兩極所得氣體的體積隨時間變化的關系如上圖所示(氣體體積已換算成標準狀況下的體積)，(電解前后溶液的體積變化關系忽略不計)

①原混合溶液中NaCl的物質的量濃度__________mol/L。

②t2時所得溶液的pH=________。

Ⅱ.乙槽中為足量的AgNO3溶液。則陽極反應為__________。t3時電解結束，為了使溶液恢復原樣，則可以在反應后的溶液中加入______(填化學式)。

Answer 1

【答案】 (4a+2c-2b-4d) O2+4e-+4H-=2H2O 0.1mol/L pH=1 4OH--4e-=O2+2H2O或2H2O-4e-=O2+4H+ Ag2CO3或Ag2O

【解析】(1)反應熱等于斷鍵吸收的能量和形成化學鍵所放出的能量的差值，則根據鍵能可知反應CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)的焓變ΔH=（4a+2c-2b-4d）kJ/mol。(2)正極氧氣得到電子，由于存在質子交換膜，則該電池的正極反應為O2+4e-+4H-=2H2O；(3)I、電解200mL一定濃度的NaCl與CuSO4混合溶液，陽極發生2Cl--2e-=Cl2↑、4OH--4e-=O2↑+2H2O，陰極發生Cu2++2e-=Cu、2H++2e-=H2↑，結合圖可知，Ⅰ為陰極氣體體積與時間的關系，Ⅱ為陽極氣體體積與時間的關系，①由圖可知，產生氯氣為224mL，則由2Cl--2e-=Cl2↑可知，n（NaCl）=(0.224L÷22.4L/mol)×2=0.02mol，所以c（NaCl）=0.02mol÷0.2L=0.1mol/L，t2時生成氧氣為112mL，n（O2）=0.112L÷22.4L/mol=0.005mol，則產生氫離子是0.005mol×4=0.02mol，氫離子濃度是0.02mol÷0.2L＝0.1mol/L，則pH＝1；Ⅱ、乙槽中為足量的AgNO3溶液，則陽極為氫氧根失去電子，反應為4OH--4e-=O2↑+2H2O。由于生成物是硝酸、銀和氧氣，則t3時電解結束，為了使溶液恢復原樣，則可以在反應后的溶液中加入Ag2CO3或Ag2O。