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(12分)天然气(主要成分甲烷)是一种清洁、高效的能源,现在许多城市家庭用于厨房使用的燃料已经由煤气(

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时间:2024-08-17 11:19:31
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(12分)天然气(主要成分甲烷)是一种清洁、高效的能源,现在许多城市家庭用于厨房使用的燃料已经由煤气(【专家解说】:(共12分)⑴—1211kJ/mol ( 2分)⑵CH 4 +1

【专家解说】:(共12分)⑴—1211kJ/mol ( 2分)
⑵CH 4 +10OH — —8e — =CO 3 2 — +7H 2 O (2分)    减小(2分)
⑶2Cl — —2e — =Cl 2 ↑ (2分)       28 (2分)        
⑷25000︰1 (2分)

试题分析:
⑴已知H 2 、CO和CH 4 的燃烧热分别是286kJ/mol、283 kJ/mol和890 kJ/mol,则① H 2 (g)+1/2 O 2 (g) = H 2 O(l) △ H ="286kJ/mol" ,② CO+1/2 O 2 (g) = CO 2 (g) △ H ="283" kJ/mol,③ CH 4 (g)+2O 2 (g)= CO 2 (g)+2H 2 O(l)△ H ="890" kJ/mol,反应2CH 4 (g)+3O 2 (g)=CO(g)+H 2 (g)+CO 2 (g)+3H 2 O(l)即2·③-(①+②),反应热 △ H =—1211kJ/mol;
⑵负极反应为甲烷在碱性条件下失去电子即CH 4 +10OH — —8e — =CO 3 2 — +7H 2 O,随着反应的不断进行, OH — 的物质的量不断减少,溶液的pH减小;
⑶该电解过程中阳极Cl — 失去电子发生氧化反应,即2Cl — —2e — =Cl 2 ↑;因为CH 4 +10OH — —8e — =CO 3 2 — +7H 2 O ~8e — ,2NaCl + 2H 2 O 2NaOH + H 2 ↑ + Cl 2 ↑~2e — ,则CH 4 ~8e — ~8NaOH溶液的体积为1L, pH为12,则NaOH物质的量为0.01mol,所以则理论上消耗甲烷在标准状况下的体积为0.01mol/8·22.4L·10 -3 ="28" mL;
⑷由Mg(OH) 2 和Fe(OH) 2 的溶解方程式和该温度下的溶度积常数可知,①[Mg 2+ ][OH - ] 2 =2×10 —11 , ②[ Fe 2+ ][OH - ] 2 =8×10 —16 ,Mg 2+ 和Fe 2+ 的浓度比为①/②=25000︰1
点评:本题综合性比较强,主要考查原电池和电解原理;反应热的计算;溶解平衡,需要考生熟悉掌握。
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