Question

【題目】能源是人類生活和社會發展的基礎，研究化學反應中的能量變化，有助于更好地利用化學反應為生產和生活服務。

（1）天然氣和可燃冰(mCH4nH2O)既是高效潔凈的能源，也是重要的化工原料。

①可燃冰(mCH4nH2O)屬于_____晶體，寫出CH4的結構式______。

②已知25℃、101kPa時，1g甲烷完全燃燒生成液態水放出55.65kJ熱量，則該條件下反應CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)的 △H=___kJ/mol。

（2）用甲烷--氧氣堿性(KOH溶液)燃料電池作電源，電解CuCl2溶液。反應裝置如下圖所示：

①b電極名稱為______，d電極的電極反應式為__________。

②假設CuCl2溶液足量，當某電極上析出3.2g金屬Cu時，理論上燃料電池消耗的氧氣在標準狀兄下的體積是_______mL。

（3）25℃，101kPa條件下，14gN2和3gH2反應生成NH3的能量變化如下圖所示：

已知:①x=1127；

②25℃，101kPa下，N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92kJmol-1。則y=______。

Answer 1

【答案】 分子 -890.4 正極 Cu2++2e-=Cu 560 1173

【解析】(1)①甲烷為四面體結構，mCH4nH2O的熔沸點較低，為分子晶體；CH4為共價化合物，碳氫鍵以單鍵結合，其結構式為；正確答案：分子； 。

②1g甲烷完全燃燒生成液態水放出55.64kJ熱量，則1mol甲烷燃燒放出的能量為16×55.65=890.4kJ；CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)的 △H=-890.4 kJ/mol；正確答案：-890.4。

(2)①a極通的是燃料甲烷，所以是負極；通入氧氣的為正極；d電極與電源的負極相連，為電解池的陰極，發生還原反應，電極反應式為Cu2++2e-=Cu；正確答案：正極； Cu2++2e-=Cu 。

②假設CuCl2溶液足量，當某電極上析出3.2g金屬Cu時，整個電路轉移的物質的量為×2=0.05mol×2=0.1mol，消耗氧氣的物質的量為×2=0.025mol，所以需氧氣的體積為0.025mol×22.4L/mol=0.56L=560mL；正確答案：560。

(3)該反應放熱H<0，反應熱=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能，氮氣和氫氣反應生成氨氣的熱化學方程式為：1/2N2(g)+3/2H2(g)=NH3(g) △H=x-y kJmol-1，則N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=2(x-y)kJmol-1=-92kJmol-1，所以x-y=-46，又因x=1127，所以y=1173；正確答案：1173。