Question

16．回答下列问题：
（1）高炉冶铁过程中，甲烷在催化反应室中产生水煤气（CO和H₂）还原氧化铁，有关反应为：CH₄（g）+CO₂（g）═2CO（g）+2H₂（g）；△H=+260kJ•mol^-1
已知：2CO₂（g）═2CO（g）+O₂（g）；△H=+582kJ•mol^-1
则CH₄与O₂反应生成CO和H₂的热化学方程式为：2CH₄（g）+O₂（g）═2CO（g）+4H₂（g）；△H=-62 kJ•mol^-1 ．
（2）如图所示，装置Ⅰ为乙醇燃料电池（电解质溶液为KOH溶液），通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜．
①b处应通入O₂（填“CH₄”或“O₂”），a处电极上发生的电极反应式是：C₂H₅OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O．
②在此过程中若完全反应，装置Ⅱ中阴极质量变化19.2g，则装置Ⅰ中理论上消耗乙醇2.3_ g．

Answer 1

分析 （1）氧化热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式；
（2）①装置Ⅰ为乙醇燃料电池，电解质溶液为KOH溶液，乙醇在原电池负极失电子发生氧化反应，碱性环境中生成碳酸钾，氧气在正极得到电子生成氢氧根离子；
②装置Ⅱ为电解池，依据电解反应计算电子转移，结合电子守恒计算消耗乙醇的质量；

解答 解：（1）①CH₄（g）+CO₂（g）═2CO（g）+2H₂（g）；△H=+260kJ•mol^-1
②2CO₂（g）═2CO（g）+O₂（g）；△H=+582kJ•mol^-1
氧化盖斯定律计算①×2-②得到CH₄与O₂反应生成CO和H₂的热化学方程式为：2CH₄（g）+O₂（g）═2CO（g）+4H₂（g）；△H=-62 kJ•mol^-1 ，
故答案为：2CH₄（g）+O₂（g）═2CO（g）+4H₂（g）；△H=-62 kJ•mol^-1 ；
（2）①通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜，则装置Ⅱ中铜做电解池阳极，铁做电解池阴极，与铜相连的b电极为原电池正极，b处通入的是氧气，与铁相连的a电极为原电池的负极，a电极发生的反应是乙醇失电子发生氧化反应，阴极电子守恒、电荷守恒和原子守恒写出电极反应为：C₂H₅OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O，
故答案为：O₂，C₂H₅OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O；  
②在此过程中若完全反应，装置Ⅱ中阴极质量变化19.2g，电极反应Cu²⁺+2e^-=Cu，阴极质量变化增大质量为铜的质量，物质的量=$\frac{19.2g}{64g/mol}$=0.3mol，电子转移0.6mol，装置Ⅰ中电极反应C₂H₅OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O，电子转移0.6mol，消耗乙醇0.05mol，理论上消耗乙醇质量=0.05mol×46g/mol=2.3g，
故答案为：2.3；

点评 本题涉及电化学、热化学等知识，注意知识的归纳和整理是关键，综合性强，难度中等．