Question

(15分)能源是国民经济发展的重要基础，我国目前使用的能源主要是化石燃料。
(1)在25℃、101 kPa时，16 g CH₄完全燃烧生成液态水时放出的热量是890.31 kJ，则CH₄燃烧的热化学方程式为__________________________________________。
(2)已知：C(s)＋O₂(g)===CO₂(g)；ΔH＝－437.3 kJ·mol^－1
H₂(g)＋O₂(g)===H₂O(g)；ΔH＝－285.8 kJ·mol^－1
CO(g)＋O₂(g)===CO₂(g)；ΔH＝－283.0 kJ·mol^－1
则煤气化反应C(s)＋H₂O(g)===CO(g)＋H₂(g)的焓变ΔH＝________kJ·mol^－1。
（3）如下图所示组成闭合回路，其中，甲装置中CH₄为负极，O₂和CO₂的混合气体为正极，稀土金属材料为电极，以熔融碳酸盐为电解质；乙装置中a、b为石墨，b极上有红色物质析出，CuSO₄溶液的体积为200 mL。

①甲装置中气体A为        （填“CH₄”或“O₂和CO₂”），d极上的电极反应式为_____________。
②乙装置中a极上的电极反应式为____________________________。
若在a极产生112mL(标准状况)气体，则甲装置中消耗CH₄________ mL (标准状况)，乙装置中所得溶液的pH=__________。（忽略电解前后溶液体积变化）
③如果乙中电极不变，将溶液换成饱和Na₂SO₄溶液，当阴极上有a mol气体生成时，同时有w g Na₂SO₄·10H₂O晶体析出，若温度不变，剩余溶液中溶质的质量分数应为________(用含w、a的表达式表示，不必化简)。

Answer 1

(11分)
(1) CH₄(g)+2O₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(l)  △H=-890.31kJ·mol^-1
(2)131.5
（3）①CO₂   O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-
②4OH^-－4e^- = O₂↑+2H₂O             56         1
③(w×142/322)/( w+18a)×100%

（1）根据101kPa时，1mol CH₄完全燃烧生成液态水和CO₂，放出890.3kJ的热量，可知甲烷燃烧的热化学方程式。
（2）物质和能量紧密相关，以物质变化为基础，物质怎么变，能量就跟着怎么变。?-?-?即可等到目标式。反应热也是?-?-?来计算。
（3）b极上有红色物质析出，b极为阴极；?A为电源负极，通甲烷气体；B为正极通氧气，相关方程式：O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-。?a为电解池的阳极，相关电极反应：4OH^-－4e^- = O₂↑+2H₂O ；③电解饱和硫酸钠溶液时，阳极上氢氧根离子放电，阴极上氢离子放电，实际上是电解的水，电解水后，溶液中硫酸钠过饱和导致析出晶体，剩余的电解质溶液仍是饱和溶液，析出的硫酸钠和水组成的也是饱和溶液．
w g Na₂SO₄?10H₂O硫酸钠的质量="w" g× ×100%；
设电解水的质量为x：
2H₂O=2H₂↑+O₂↑
36g   1mol
x     amol 
x=18ag
所以饱和溶液的质量分数=×100%．