Question

碳和碳的化合物在生產、生活中的應用非常廣泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一種理想，更是一種值得期待的新的生活方式。
（1）甲烷燃燒放出大量的熱，可作為能源用于人類的生產和生活。
已知：①2CH₄（g）+3O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l） △H=" —1214" kJ/mol
②2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g) △H=" —566" kJ/mol
則表示甲烷燃燒熱的熱化學方程式                                          。
（2） 將兩個石墨電極插入KOH溶液中，向兩極分別通入CH₄和O₂，構成甲烷燃料電池。其負極電極反應式是：                             。
（3）某同學利用甲烷燃料電池設計了一種電解法制取Fe(OH)₂的實驗裝置（如下圖所示），通電后，溶液中產生大量的白色沉淀，且較長時間不變色。下列說法中正確的是      （填序號）

A．電源中的a一定為正極，b一定為負極
B．可以用NaCl溶液作為電解液
C．A、B兩端都必須用鐵作電極
D．陰極發生的反應是：2H⁺ + 2e^－= H₂↑
（4）將不同量的CO（g）和H₂O（g）分別通入體積
為2L的恒容密閉容器中，進行反應：
CO（g）+H₂O（g）CO₂（g）+H₂（g），得到如下三組數據：

實驗組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol	達到平衡所需時間/min
		H2O	CO	CO2
1	650	2	4	1．6	5
2	900	1	2	0．4	3
3	900	1	2	0．4	1

 
①實驗1中，以v (H₂)表示的平均反應速率為              。
②實驗3跟實驗2相比，改變的條件可能是                 （答一種情況即可）

Answer 1

（1）CH₄（g）+2O₂（g）CO₂（g）+2H₂O（l） △H₁=—890KJ．mol^-1 
（2）CH₄-8e^-+ 10 OH^-CO₃^2-+ 7H₂O；    
（3） B、D ；
（4）①  0．16mol/(L·min) ②使用了催化劑；加大了壓強（任答一種）

試題分析：（1）甲烷完全燃燒生成二氧化碳氣體和液態水，所以甲烷燃燒熱的熱化學方程式中甲烷的物質的量是1mol，將①②相加除以2可得，答案是CH₄（g）+2O₂（g）CO₂（g）+2H₂O（l） △H₁=—890KJ．mol^-1 
（2）負極發生氧化反應，所以甲烷在負極發生氧化反應，結合電解質溶液，負極的電極反應式為CH₄- 8e^-+ 10 OH^-CO₃^2-+ 7H₂O；
（3）A、電解過程中兩極分別是H⁺和Fe放電生成氫氣和亞鐵離子，所以兩極哪端都可以生成氫氣，a不一定為正極，b不一定為負極，但a為正極，b為負極，效果較好，錯誤；B、在裝置中鐵一定作陽極，所以氯化鈉溶液是電解質溶液，不影響陽極Fe放電生成亞鐵離子，陰極H⁺放電生成氫氣，正確；C、裝置中鐵一定作陽極，陰極可以是鐵，也可以是其他惰性電極，錯誤；D、陰極H⁺放電生成氫氣，正確，答案選BD。
（4）①實驗1中，CO₂的濃度增加0．8mol/L，所以氫氣濃度也增加0．8mol/L，v (H₂)= 0．8mol/L/5min=0．16mol/(L·min);
②實驗3跟實驗2相比，到達平衡時間縮短，說明反應速率加快，反應溫度、各物質的物質的量均未變，所以可能是使用了催化劑或增大壓強。