天然气的主要成分甲烷燃烧生成二氧化碳和液态水的热化学方程式如下，请回答下列问题：CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-889.6kJ/mol．（1）反应物能量总和（填“大于”、“小于

Question

天然气的主要成分甲烷燃烧生成二氧化碳和液态水的热化学方程式如下，请回答下列问题：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-889.6kJ/mol．
（1）反应物能量总和______（填“大于”、“小于”或“等于”）生成物能量总和．
（2）若1mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水蒸气，则放出的热量______889.6kJ．（填“＞”、“＜”或“=”）
（3）已知氢气燃烧生成液态水的热化学方程式是：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-572kJ/mol，则相同质量的甲烷和氢气，完全燃烧生成液态水，放热较多的是______．
（4）如图所示的甲池装置是由CH₄、O₂和KOH溶液组成的新型燃料电池，利用该装置可以将______能转化为______能．
（5）乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时M、N两个电极的质量都不减少，请回答下列问题：
（6）M电极的材料是______，N的电极电极反应式为：______；乙池的总反应式是

4AgNO₃+2H₂O(通电.)/()4Ag↓+O₂↑+4HNO₃

4AgNO₃+2H₂O(通电.)/()4Ag↓+O₂↑+4HNO₃

，通入甲烷的铂电极上发生的电极反应式为______．
（7）在此过程中，乙池中某一电极析出金属银4.32g时，甲池中理论上消耗氧气为______ L（标准状况下）；若此时乙池溶液的体积为400mL，则乙池中溶液的H⁺的浓度为______．

Answer 1

（1）已知CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-889.6kJ/mol，反应是放热反应，所以反应物能量总和大于生成物能量总和，故答案为：大于；
（2）水蒸气转化为液态水要放出热量，所以1mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水蒸气，放出的热量小于889.6kJ，故答案为：＜；
（3）已知CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-889.6kJ/mol，2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-572kJ/mol，则1g甲烷完全燃烧放出的热量为(1)/(16)×889.6kJ，1g氢气完全燃烧放出的热量为(1)/(4)×572kJ，所以相同质量的甲烷和氢气，完全燃烧生成液态水，氢气放的热量较多，故答案为：氢气；
（4）原电池是把化学能转化为电能的装置，所以燃料电池将化学能转化为电能，故答案为：化学；电；
（6）碱性甲烷燃料电池中通入甲烷的一极为原电池的负极，负极上甲烷失电子发生氧化反应，电极反应式为CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，通入氧气的一极为原电池的正极，乙池为电解池，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时M、N两个电极的质量都不减少，N连接原电池的正极，应为电解池的阳极，则应为石墨材料，N为阳极，电极反应式是4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，M为阴极，电极材料是Fe，电极反应式为Ag⁺+e^-=Ag，则乙池的总反应式为4AgNO₃+2H₂O(通电.)/()4Ag↓+O₂↑+4HNO₃，
故答案为：Fe；4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；4AgNO₃+2H₂O(通电.)/()4Ag↓+O₂↑+4HNO₃；CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
（7）n（Ag）=(4.32g)/(108g/mol)=0.04mol，根据Ag⁺+e^-=Ag可知转移电子为0.04mol，
甲池中通入氧气的一极为正极，反应式为2O₂+8H⁺+8e^-=4H₂O，则消耗n（O₂）=(1)/(4)×0.04mol=0.01mol，
V（O₂）=0.01mol×22.4L/mol=0.224L；
根据乙池中的反应可知：4Ag～O₂～4HNO₃，所以n（H⁺）=n（Ag）=0.04mol，则c（H⁺）=(0.04mol)/(0.4L)=0.1mol/L，故答案为：0.224；0.1mol/L．