Question

(2014届甘肃省玉门市油田一中高三第三次摸底考试化学试卷）
碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一种理想，更是一种值得期待的新的生活方式。
（1）甲烷燃烧放出大量的热，可作为能源用于人类的生产和生活。
已知：①2CH₄（g）+3O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l） △H=" —1214" kJ/mol
②2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g) △H=" —566" kJ/mol
则表示甲烷燃烧热的热化学方程式                                          。
（2） 将两个石墨电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH₄和O₂，构成甲烷燃料电池。其负极电极反应式是：                             。
（3）某同学利用甲烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe(OH)₂的实验装置（如下图所示），通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。下列说法中正确的是      （填序号）

A．电源中的a一定为正极，b一定为负极
B．可以用NaCl溶液作为电解液
C．A、B两端都必须用铁作电极
D．阴极发生的反应是：2H⁺ + 2e^－= H₂↑
（4）将不同量的CO（g）和H₂O（g）分别通入体积
为2L的恒容密闭容器中，进行反应：
CO（g）+H₂O（g）CO₂（g）+H₂（g），得到如下三组数据：

实验组	温度/℃	起始量/mol		平衡量/mol	达到平衡所需时间/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实验1中，以v (H₂)表示的平均反应速率为              。
②实验3跟实验2相比，改变的条件可能是                 （答一种情况即可）

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使用了催化剂；加大了压强（任答一种）

（1）甲烷完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水，所以甲烷燃烧热的热化学方程式中甲烷的物质的量是1mol，将①②相加除以2可得，答案是CH₄（g）+2O₂（g）CO₂（g）+2H₂O（l） △H₁=—890KJ．mol^-1 
（2）负极发生氧化反应，所以甲烷在负极发生氧化反应，结合电解质溶液，负极的电极反应式为CH₄- 8e^-+ 10 OH^-CO₃^2-+ 7H₂O；
（3）A、电解过程中两极分别是H⁺和Fe放电生成氢气和亚铁离子，所以两极哪端都可以生成氢气，a不一定为正极，b不一定为负极，但a为正极，b为负极，效果较好，错误；B、在装置中铁一定作阳极，所以氯化钠溶液是电解质溶液，不影响阳极Fe放电生成亚铁离子，阴极H⁺放电生成氢气，正确；C、装置中铁一定作阳极，阴极可以是铁，也可以是其他惰性电极，错误；D、阴极H⁺放电生成氢气，正确，答案选BD。
（4）①实验1中，CO₂的浓度增加0．8mol/L，所以氢气浓度也增加0．8mol/L，v (H₂)= 0．8mol/L/5min=0．16mol/(L·min);
②实验3跟实验2相比，到达平衡时间缩短，说明反应速率加快，反应温度、各物质的物质的量均未变，所以可能是使用了催化剂或增大压强。