Question

【題目】（1）已知: 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=-XkJ/mol；

2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H=-YkJ/mol。

則反應NO(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) 的△H=______ kJ/mol。

（2）甲烷是一種高效清潔的新能源，0.25mol甲烷完全燃燒生成液態水時放出熱量222.5kJ，則甲烷燃燒的熱化學方程式為____________。

（3）以KOH溶液為電解質溶液，依據(2)中反應設計一個原電池，其負極反應式為_______；以H2SO4溶液為電解質溶液，將甲烷燃料電池中的甲烷改為C2H5OH，其負極反應式為_________。

（4）以上述甲烷燃料電池為電源，用鉑電極電解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液，通電一段時間，兩極均產生11.2L(標準狀況)氣體。則電解后溶液的pH為______(電解過程中溶液體積不變)，原混合溶液中Cu2+的物質的量濃度為___________，假設電解過程中能量利用率為80%，在甲烷燃料電池中消耗的甲烷在標準狀況下的體積為________L。

Answer 1

【答案】 CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=890kJ/mol CH4+10OH8e= +7H2O C2H5OH12e+3H2O=2CO2+12H+ 0 0.5mol/L 7

【解析】（1）①2S02(g)+O2(g)2S03(g) △H=-XkJ/mol；②2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H=-YkJ/mol。由(②-①)/2得，NO(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)，則反應 的△H= kJ/mol。

（2）由0.25mol甲烷完全燃燒生成液態水時放出熱量222.5kJ，可以求出1mol甲烷完全燃燒生成液態水時放出熱量890kJ，則甲烷燃燒的熱化學方程式為CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=890kJ/mol。

（3）以KOH溶液為電解質溶液，依據(2)中反應設計一個原電池，則總反應為CH4+2O2+2OH-= +3H2O(l)，其正極反應為2O2+4e-+4H2O=4OH-，所以負極反應式為CH4+10OH8e= +7H2O；以H2SO4溶液為電解質溶液，將甲烷燃料電池中的甲烷改為C2H5OH，其負極反應式為C2H5OH12e+3H2O=2CO2+12H+。

（4）以上述甲烷燃料電池為電源，用鉑電極電解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液，通電一段時間，兩極均產生11.2L(標準狀況)氣體，根據電解原理可知，陽極生成氧氣、陰極生成氫氣，其物質的量均為0.5mol。由于陽極只有氫氧根離子放電生成氧氣，由陽極的電極反應式2H2O-4e-=O2↑+4H+可知，生成0.5molO2時轉移電子2mol。根據電子轉移守恒可知，陰極生成0.5molH2時，轉移1mole-，所以陰極一定還析出了0.5molCu。由析出銅的總反應2Cu2++2H2O=O2↑+2Cu+4H+可知，陰極析出0.5molCu的同時生成1molH+，則電解后溶液中c(H+)=1mol/L，所以溶液的pH為0，原混合溶液中Cu2+的物質的量濃度為0.5mol/L。因為電解過程中能量利用率為80%，則在甲烷燃料電池中轉移電子的物質的量為2mol80%=2.5mol，消耗的甲烷的物質的量為2.5mol8=0.3125mol，0.3125mol甲烷在標準狀況下的體積為7L。