Question

（9分）开发新能源，使用清洁燃料，可以达到减少污染的目的。

（1）由C、H、O三种元素中的两种和三种分别组成的燃料物质甲和乙，其分子中均有氧，且1个乙分子中含有18个电子，则甲和乙分别是                 。乙是一种清洁燃料，工业上可用甲和氢气反应制得。

① T₁温度时，在体积为2 L的密闭容器中充入2 mol甲和6 mol H₂，反应达到平衡后，测得c(甲)＝0.2 mol/L，则乙在平衡混合物中的物质的量分数是              。（保留两位有效数字）

② 升高温度到T₂时，反应的平衡常数为1，下列措施可以提高甲的转化率的是________（填字母）。

A．加入2 mol甲     B．充入氮气     C．分离出乙     D．升高温度

（2）甲烷也是一种清洁燃料，但不完全燃烧时热效率降低并会产生有毒气体造成污染。已知：

CH₄(g) + 2O₂(g) ＝ CO₂(g) + 2H₂O(l)    ΔH₁＝―890.3 kJ/mol

2CO (g) + O₂(g) ＝ 2CO₂(g)    ΔH₂＝―566.0 kJ/mol

则甲烷不完全燃烧生成一氧化碳和液态水时的热效率是完全燃烧时的________倍（计算结果保留1位小数）。

（3）甲烷燃料电池可以提升能量利用率。右图是利用甲烷燃料电池电解50 mL 2 mol/L的氯化铜溶液的装置示意图（O^2-可以在固态电解质中自由移动）。请回答：

① 甲烷燃料电池的负极反应式是          。

② 当线路中有0.1 mol电子通过时，______________（填“a”或“b”）极增重____________g。

Answer

（1）CO（或一氧化碳）和 CH3OH（或甲醇）

① 1/3 （0.33或33.3％）② C

（2） 0.7 （3）① CH4 -8e- + 4O2- = CO2 + 2H2O ② b 3.2

【解析】

试题分析：C、H、O三种元素中的两种和三种分别组成的燃料物质甲和乙，分子中均有氧，且1个乙分子中含有18个电子，则甲和乙分别是CO和 CH3OH；氢气和一氧化碳生成甲醇的方程式为；、

甲醇在平衡混合物中的物质的量分数是33.3％

②【1】CH4(g) + 2O2(g) ＝ CO2(g) + 2H2O(l) ΔH1＝―890.3 kJ/mol；

【2】2CO (g) + O2(g) ＝ 2CO2(g) ΔH2＝―566.0 kJ/mol；

根据盖斯定律【1】－1/2【2】得CH4(g) + 2O2(g) ＝ CO (g) + 2H2O(l) ΔH1＝―607.3 kJ/mol；607.3÷890.3≈0.7；

（3）根据题意，正极通入氧气，正极反应为，负极通入甲烷，负极反应为；b极与电源负极相连，b为阴极，b极反应式为，所以b极质量增加，当线路中有0.1 mol电子通过时生成0.05mol铜，质量为3.2g。

考点：本题考查化学综合计算。