Question

能源是人類社會生活和社會發展的基礎．請閱讀以下材料，回答有關問題：
（1）在農村推廣建造沼氣池，不僅能有效地利用

生物質

能，還能為農業生產提供優良的肥料．已知標準狀況下11.2L甲烷完全燃燒生成液態水時放出445kJ的熱量，請寫出甲烷燃燒的熱化學方程式

CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890KJ/mol

．
（2）某研究人員設計了如右圖甲所示的甲烷燃料電池．則該燃料電池的負極是

a

（填a或b）．若以該電池為電源，石墨為電極電解CuCl₂溶液（如右圖乙所示），則Y極上發生的電極反應式為

2Cl^--2e^-=Cl₂↑

．若電解過程中共消耗標準狀況下甲烷0.56L，則理論上可析出金屬銅

4.8

g（假設電解過程中總能量利用率為75%）．

Answer 1

分析：（1）根據n=

V

Vm

計算甲烷的物質的量，進而計算1mol甲烷燃燒的反應熱，即可寫出反應的熱化學方程式；
（2）甲烷燃料電池中，通入甲烷的一極為負極，發生氧化反應，在電解池中，陽極發生氧化反應，根據電極方程式和電子守恒計算析出銅的質量．

解答：解：（1）沼氣的產生是在微生物的總用下生成的，利用的生物質能，
標準狀況下11.2L甲烷的物質的量為

11.2L

22.4L/mol

=0.5mol，
則1mol甲烷完全燃燒生成液態水放出的熱量為：2×445kJ=890kJ，
所以甲烷燃燒的熱化學方程式為CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）；△H=-890KJ/mol，
故答案為：生物質；CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）；△H=-890KJ/mol；
（2）甲烷燃料電池中，通入甲烷的一極為負極，發生氧化反應，
石墨為電極電解CuCl₂溶液，Y極連接電源的正極，為電解池的陽極，發生氧化反應，電極反應式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，
若電解過程中共消耗標準狀況下甲烷0.56L，則轉移的電子的物質的量為

0.56L

22.4L/mol

×8=0.2mol，
電解過程中總能量利用率為75%，則陰極上析出銅的物質的量為：

1

2

×0.2mol×75%=0.075mol，
理論上可析出金屬銅的質量為：0.075mol×64g/mol=4.8g，故答案為：a；2Cl^--2e^-=Cl₂↑；4.8．

點評：本題考查較為綜合，涉及熱化學方程式、原電池以及電解池等知識，題目難度中等，注意熱化學方程式的書寫方法以及原電池、電解池的工作原理．