17．甲烷作為一種新能源在化學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）高爐冶鐵過(guò)程中，甲烷在催化反應(yīng)室中產(chǎn)生水煤氣（CO和H2）還原氧化鐵，有關(guān)反應(yīng)為：CH4（g）+CO2（g）═2CO（g）+2H2（g）△H=+260kJ•mol-1
已知：2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566kJ•mol-1
則CH4與O2反應(yīng)生成CO和H2的熱化學(xué)方程式為2CH4（g）+O2（g）═2CO（g）+4H2（g）△H=-46kJ•mol-1；
（2）如圖所示，裝置Ⅰ為甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為KOH溶液），通過(guò)裝置Ⅱ?qū)崿F(xiàn)鐵棒上鍍銅．

①a處應(yīng)通入CH4（填“CH4”或“O2”），b處電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是O2+2H2O+4e=4OH-；②電鍍結(jié)束后，裝置Ⅰ中溶液的pH變�。ㄌ顚�(xiě)“變大”“變小”或“不變”，下同），
裝置Ⅱ中Cu2+的物質(zhì)的量濃度不變；
③電鍍結(jié)束后，裝置Ⅰ溶液中的陰離子除了OH-以外還含有CO32-、HCO3-；
④若將裝置I中電解質(zhì)溶液換成硫酸溶液，則在工作過(guò)程中H+ 移向b電極（填“a”或“b”），a處電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為CH4+8e-+2H2O═CO2+8H+．

分析 （1）已知CH4（g）+CO2（g）═2CO（g）+2H2（g）△H=+260kJ•mol-1①，
2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566kJ•mol-1②，
將方程式2×①+②可得CH4與O2反應(yīng)生成CO和H2的熱化學(xué)方程式；
（2）①I(mǎi)I中首先鍍銅，則Cu作陽(yáng)極、Fe作陰極，I中a處電極為負(fù)極、b處電極為正極，負(fù)極上通入燃料、正極上通入氧化劑；甲烷失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水；
②根據(jù)I中氫氧根離子濃度變化確定溶液pH變化；II中發(fā)生電鍍，陽(yáng)極上溶解的銅質(zhì)量等于陰極上析出銅的質(zhì)量；
③I中還有碳酸根離子和碳酸氫根離子生成；
④II中首先鍍銅，則Cu作陽(yáng)極、Fe作陰極，I中a處電極為負(fù)極、b處電極為正極，原電池中電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子移向正極，a處電極上發(fā)生的電極反應(yīng)是甲烷失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳，結(jié)合電荷守恒書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)；

解答 解：（1）CH4（g）+CO2（g）═2CO（g）+2H2（g）△H=+260kJ•mol-1①，
2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566kJ•mol-1②，
將方程式2×①+②得 2CH4（g）+O2（g）═2CO（g）+4H2（g）△H=-46kJ•mol-1 ，
故答案為：2CH4（g）+O2（g）═2CO（g）+4H2（g）△H=-46kJ•mol-1 ；
（2）①I(mǎi)I中首先鍍銅，則Cu作陽(yáng)極、Fe作陰極，I中a處電極為負(fù)極、b處電極為正極，負(fù)極上通入燃料、正極上通入氧化劑，所以a處通入的氣體是甲烷；甲烷失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，電極反應(yīng)為CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O，b處通的是氧氣，電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是：O2+2H2O+4e=4OH-；
故答案為：CH4；O2+2H2O+4e=4OH-；
②根據(jù)I中電池反應(yīng)為CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，KOH參加反應(yīng)導(dǎo)致溶液中KOH濃度降低，則溶液的pH減�。�
II中發(fā)生電鍍，陽(yáng)極上溶解的銅質(zhì)量等于陰極上析出銅的質(zhì)量，則溶液中銅離子濃度不變，
故答案為：變��；不變；
③I中負(fù)極反應(yīng)為CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O，所以還有碳酸根離子、碳酸氫根離子生成，離子為：CO32-、HCO3-，
故答案為：CO32-、HCO3-；
④II中首先鍍銅，則Cu作陽(yáng)極、Fe作陰極，I中a處電極為負(fù)極、b處電極為正極，原電池中電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子移向正極，a處電極上發(fā)生的電極反應(yīng)是甲烷失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳，結(jié)合電荷守恒書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)為：CH4+8e-+2H2O═CO2+8H+，
故答案為：b，CH4+8e-+2H2O═CO2+8H+；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了蓋斯定律、原電池和電解池原理，平衡標(biāo)志和判斷，圖象分析方法，根據(jù)電解池中Cu、Fe電極上發(fā)生的反應(yīng)確定燃料電池中正負(fù)極及電極上通入的氣體，再結(jié)合轉(zhuǎn)移電子相等計(jì)算，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)，題目難度中等．

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：多選題

3．在VL密閉容器中，通入0.2mol SO2和0.2mol SO3氣體，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：2SO2+O2?2SO3．平衡時(shí)SO3為amol；在相同溫度下按下列配比在VL密閉容器中放入起始物質(zhì)，平衡時(shí)有關(guān)SO3的正確敘述是（　�。�
A．放入0.2mol SO2、0.1molO2、0.1mol SO3，達(dá)到平衡時(shí)SO3必小于amol
B．放入0.2mol SO2、0.1molO2、0.2mol SO3，達(dá)到平衡時(shí)SO3必大于amol
C．放入0.4mol SO2、0.1molO2，達(dá)到平衡時(shí)SO3會(huì)等于0.4amol
D．放入0.2mol SO2、0.1molO2，達(dá)到平衡時(shí)SO3必小于amol

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：解答題

8．在酸性溶液中，碘酸鉀（KIO3）和Na2SO3可發(fā)生如下反應(yīng)：2IO3-+5SO32-+2H+═I2+5SO42-+H2O，生成的碘可以用淀粉溶液檢驗(yàn)，根據(jù)溶液出現(xiàn)藍(lán)色所需的時(shí)間來(lái)衡量該反應(yīng)的速率．某學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下表所示：
0.01mol/L KIO3溶液的體積/mLNa2SO3溶液的體積/mLH2O的
體積/mL		實(shí)驗(yàn)溫度/℃溶液出現(xiàn)藍(lán)色所需的時(shí)間
實(shí)驗(yàn)155V10a
實(shí)驗(yàn)2554025b
實(shí)驗(yàn)35V23525c
（1）該反應(yīng)的氧化劑是KIO3，若生成1mol I2，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是10mol．
（2）V1=40 mL，V2=10 mL．
（3）如果研究Na2SO3溶液濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響，使用實(shí)驗(yàn)2和實(shí)驗(yàn)3．
（4）對(duì)比實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2，可以研究溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響．
（5）溶液出現(xiàn)藍(lán)色所需的時(shí)間從大到小的順序是a＞b＞c（用a、b、c表示）．

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：選擇題

5．“嫦娥奔月”是一個(gè)充滿(mǎn)浪漫主義的中國(guó)神話(huà)故事．2007年10月24日我國(guó)“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星由長(zhǎng)三甲火箭送入預(yù)定的軌道．長(zhǎng)三甲火箭第三級(jí)推進(jìn)劑采用低溫液氧/液氫．已知在298K時(shí)，2g氫氣與氧氣完全反應(yīng)生成液態(tài)水放熱285.8kJ，則此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為下列的（　　）
A．2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=-285.8KJ•mol-1
B．2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=+285.8KJ•mol-1
C．H2（g）+O2（g）═H2O（l）△H=-285.8KJ•mol-1
D．H2（g）+O2（g）═H2O（g）△H=-285.8KJ•mol-1

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：填空題

12．氧化還原滴定原理同中和滴定原理相似，為了測(cè)定某未知濃度的NaHSO3溶液的濃度，現(xiàn)用0.1000mol/L的酸性KMnO4溶液進(jìn)行滴定，回答下列問(wèn)題：
（1）配平離子方程式：2MnO4-+5HSO3-+1H+-2Mn2++5SO42-+3H2O
（2）滴定過(guò)程中，NaHSO3溶液的體積是20.00mL，消耗0.100mol/L的酸性KMnO4溶液16.00mL，則NaHSO3溶液的物質(zhì)的量濃度是0.2000 mol/L．
（3）下列操作會(huì)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏高的是ACD
A．未用標(biāo)準(zhǔn)濃度的酸性KMnO4溶液潤(rùn)洗滴定管
B．滴定前錐形瓶未干燥
C．滴定前滴定管尖嘴部分有氣泡
D．不小心將少量酸性KMnO4溶液滴在錐形瓶外
E．觀察讀數(shù)時(shí)，滴定前仰視，滴定后俯視．

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：解答題

2．已知熱化學(xué)方程式H+（aq）+OH-（aq）═H2O（l）△H=-57.3kJ/mol，
（1）實(shí)驗(yàn)室用0.25L 0.10mol/L的一元強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中和，若中和后溶液體積為0.5L，中和后的溶液的比熱容為4.2×10-3kJ/（g•℃），且密度為1.0g/mL，則溶液溫度升高0.68℃．
（2）將V1mL 1.0mol/L HCl溶液和V2mL未知濃度的NaOH溶液混合均勻后測(cè)量并記錄溶液溫度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示（實(shí)驗(yàn)中始終保持V1+V2=50mL）．下列敘述正確的是B
A．做該實(shí)驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度為22℃
B．該實(shí)驗(yàn)表明化學(xué)能可能轉(zhuǎn)化為熱能
C．NaOH溶液的濃度約為1.0mol/L
D．該實(shí)驗(yàn)表明有水生成的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)
（3）關(guān)于用水制取二級(jí)能源氫氣，以下研究方向不正確的是AC
A．組成水的氫和氧都是可以燃燒的物質(zhì)，因此可研究在不分解的情況下，使氫氣成為二級(jí)能源
B．設(shè)法將太陽(yáng)能聚焦產(chǎn)生高溫，使水分解產(chǎn)生氫氣
C．尋找催化劑使水分解，同時(shí)釋放能量
D．尋找特殊化學(xué)物質(zhì)用于開(kāi)發(fā)廉價(jià)能源，以分解水取得能源
（4）在高溫下一氧化碳可將二氧化硫還原為單質(zhì)硫．
①C（s）+O2（g）═CO2（g）△H1=-393.5kJ•mol-1
②CO2（g）+C（s）═2CO（g）△H2=+172.5kJ•mol-1
③S（s）+O2（g）═SO2（g）△H3=-296.0kJ•mol-1
請(qǐng)寫(xiě)出CO與SO2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：2CO（g）+SO2（g）═S（s）+2CO2（g）△H=-270kJ•mol-1．

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：選擇題

9．強(qiáng)酸強(qiáng)堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol水時(shí)放出的熱量為57.3kJ．下列熱化學(xué)方程式正確的是（　�。�
A．HNO3（aq）+KOH（aq）═H2O（l）+KNO3（aq）△H＞-57.3kJ/mol．
B．HNO3（aq）+NH3•H2O（aq）═H2O（l）+KNO3（aq）△H＜-57.3kJ/mol．
C．CH3COOH（aq）+KOH（aq）═H2O（l）+CH3COOK（aq）△H＜-57.3kJ/mol．
D．CH3COOH（aq）+NaOH（aq）═H2O（l）+CH3COONa（aq）△H＞-57.3kJ/mol．

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：選擇題

6．發(fā)射衛(wèi)星時(shí)可用肼（N2H4）做燃料，已知在298K時(shí)，1g肼氣體燃燒生成氮?dú)夂退魵猓懦?6.7kJ的熱量．下列有關(guān)肼燃燒的熱化學(xué)方程式正確的是（　�。�
A．N2H4（g）+O2（g）═N2（g）+2H2O（g）△H=534.4kJ•mol-1
B．N2H4（g）+O2（g）═N2（g）+2H2O（g）△H=-534.4kJ•mol-1
C．N2H4（g）+O2（g）═N2（g）+2H2O（l）△H=-534.4kJ•mol-1
D．N2H4（g）+O2（g）═N2+2H2O△H=-534.4kJ•mol-1

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：選擇題

7．常溫下，下列各組離子在指定溶液中一定能大量共存的是（　�。�
A．pH=1的溶液中：Fe2+、NO${\;}_{3}^{-}$、SO${\;}_{4}^{2-}$、Na+
B．某無(wú)色溶液中：NH${\;}_{4}^{+}$、Al3+、HCO${\;}_{3}^{-}$、Cl-
C．澄清透明溶液中：K+、Fe3+、SO${\;}_{4}^{2-}$、NO${\;}_{3}^{-}$
D．由水電離的c （H+）=1×10-14 mol•L-1的溶液中：Ca2+、K+、Cl-、HCO${\;}_{3}^{-}$

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