Question

（2010?济南二模）我国在青藏高原发现了名为“可燃冰”的环保型新能源．?
（1）“可燃冰”属于化石燃料，主要成分是CH₄．另外还有两种化石燃料，它们的名称分别是

煤

和

石油

．?
（2）CH₄可与Cl₂反应，反应历程如下?
①Cl-Cl→2Cl△H=243kJ?mol^-1
②Cl?+CH₃-H→CH₃+H-Cl△H=4kJ?mol^-1
③?CH₃+Cl-Cl→CH₃--Cl+Cl?△H=-106kJ?mol^-1
则CH₄与Cl₂反应生成CH₃-Cl（g）的热化学方程式为

CH₄（g）+Cl₂（g）→CH₃Cl（g）+HCl（g）△H=-102 kJ?mol^-1

．
（3）CH₄可用于设计燃料电池，甲烷燃料电池的工作原理如图1所示：

则通入CH₄的一极为原电池的

负极

（填“正极”或“负极”），正极的电极反应式为

O₂+2H₂O+4e^-→4OH^-

．
（4）CH₄与H₂O在隔绝空气、高温和催化剂条件下反应：CH₄（g）+H₂O（g）

催化剂

高温

 CO（g）+3H₂（g）△H=m kJ?mol^-1?则反应的平衡常数表达式K=

c(CO)c3(H2)

c(CH4)c(H2O)

，K的大小与温度（T）的关系如图2中曲线所示，则m

＞

0（填“＞”“=”或“＜”）；改变某一条件，使状态从a点到达b点，若保持温度不变，反应再次达到平衡时，则CH₄的转化率

不确定

（填“增大”、“减小”、“不变”或“不确定”），反应的焓变（△H）将

不变

（填“增大”、“减小”或“不变”）．

Answer 1

分析：（1）化石燃料包括天然气、煤、石油；
（2）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到；
（3）燃料电池中燃料在负极失电子发生氧化反应，正极是氧气得到电子发生还原反应；
（4）依据化学平衡常数概念列式得到，用生成物平衡浓度的幂次方乘积除以反应物平衡浓度的幂次方乘积；平衡常数随温度变化，依据图象分析反应热量变化，a到b使状态从a点到达b点，若保持温度不变，b点不是平衡，甲烷转化率可能增大或减小；反应焓变与始态和终态有关于变化过程无关；

解答：解：（1）化石燃料主要是天然气、石油、煤；
故答案为：煤；石油；
（2）①Cl-Cl→2Cl△H=243kJ?mol^-1
②Cl?+CH₃-H→CH₃+H-Cl△H=4kJ?mol^-1
③?CH₃+Cl-Cl→CH₃--Cl+Cl?△H=-106kJ?mol^-1 ；
依据盖斯定律②+③得到：CH₄（g）+Cl₂（g）→CH₃Cl（g）+HCl（g）△H=-102 kJ?mol^-1；
故答案为：CH₄（g）+Cl₂（g）→CH₃Cl（g）+HCl（g）△H=-102 kJ?mol^-1；
（3）甲烷燃料电池，燃料电池中燃料在负极失电子发生氧化反应，正极是氧气得到电子发生还原反应，电解质溶液是氢氧化钾溶液，正极电极反应为：O₂+2H₂O+4e^-→4OH^-；
故答案为：负极；  O₂+2H₂O+4e^-→4OH^-；?
（4）CH₄（g）+H₂O（g）

催化剂

高温

CO（g）+3H₂（g）△H=m kJ?mol^-1；依据图象分析随温度升高，平衡常数增大，反应是吸热反应，m＞0；改变某一条件，使状态从a点到达b点，不是沉淀溶解平衡，实现此变化，甲烷转化率可能减小或增大，所以不能确定；反应焓变与始态和终态有关于变化过程无关；温度不变焓变不变；
故答案为：

c(CO)c3(H2)

c(CH4)c(H2O)

；＞；  不确定；  不变；

点评：本题考查了热化学方程式和盖斯定律的应用，原电池的电极反应分析，平衡常数分析判断，沉淀溶解平衡的建立和影响因素，题目难度中等．