【題目】新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料,兩電極上分別通入CH4和O2,電解質(zhì)為KOH溶液。某研究小組將甲烷燃料電池作為電源,進行惰性電極電解飽和氯化鈉溶液實驗。回答下列問題:

(1)甲烷燃料電池正極的電極反應為_________、負極的電極反應為_________ 。

(2)如圖是離子交換膜法電解食鹽水的示意圖,圖中的離子交換膜只允許陽離子通過。電解氯化鈉溶液的離子反應方程式為_________。

(3)精制飽和食鹽水從圖中_____位置補充,濃氫氧化鈉溶液從圖中______位置流出。(選填“a”、“b”、“c” 或“d”)

(4)若甲烷通入量為1L(標準狀況),且反應完全,則最多能產(chǎn)生的氯氣體積為______L(標準狀況)

【答案】 2O2+4H2O+8e-=8OH- CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O 2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2 a d 4L

【解析】試題分析:(1)在堿性溶液中,甲烷燃料電池的總反應式為CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O,正極是:2O2+4H2O+8e-═8OH-,負極是:CH4-8e-+10OH-═CO32-+7H2O,故答案為:2O2+4H2O+8e-=8OH-CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O;

2)電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿,反應的離子方程式為:2H2O+2Cl-Cl2↑+2OH-+H2,故答案為:2H2O+2Cl-Cl2↑+2OH-+H2;

3)電解槽中陰極是氫離子放電生成氫氣,水電離平衡正向進行氫氧根離子濃度增大,生成氫氧化鈉溶液,NaOH溶液的出口為dCl2在陽極,依據(jù)裝置圖分析可知精制飽和食鹽水從陽極進入,即進口為a,故答案為:a,d

4)根據(jù)CH4-8e-+10OH-═CO32-+7H2O,若甲烷通入量為lL(標準狀況),且反應完全,轉移的電子的物質(zhì)的量為×8=mol,根據(jù)2H2O+2Cl-Cl2↑+2OH-+H2,最多能產(chǎn)生標準狀況下的氯氣體積為mol ××22.4L/mol=4L,故答案為:4。

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C.0.01 mol/L
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(2)己知反應N2+3H22NH3 △H=akJ/mol。試根據(jù)下表中所列鍵能數(shù)據(jù)估算a的數(shù)值為______。

化學鍵

H-H

N-H

N≡N

鍵能kJ/mol

436

391

945

(3)依據(jù)蓋斯定律可以對某些難以通過實驗直接測定的化學反應的焓變進行推算。

己知:C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g) △Hl=-393. 5kJ/mol

2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H2=-571.6kJ/mol

2C2H2(g) +5O2(g) =4CO2(g) +2H2O(1) △H3=-2599kJ/mol

裉推蓋斯定律,計算298K時由C(s,石墨)和H2(g)生成1mol C2H2(g)反應熱化學方程式:__________。

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A. 實驗室用H2O2分解制O2,加入MnO2后,反應速率明顯加快

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C. 2SO2+O22SO3反應中,SO2不能全部轉化達為SO3

D. 實驗室用碳酸鈣和鹽酸反應制取CO2,若將塊狀碳酸鈣粉碎,會加快反應

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