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是：CH₄(g) + 2O₂(g)  ==  CO₂(g) + 2H₂O（l）   ΔH== －889.6kJ/mol。请回答下列问题：

（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1 mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水蒸气，则放出的热量___________（填“＞”、“＜”或“＝”）889.6kJ。

（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） ΔH =－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）如图所示的装置是由CH₄ 、O₂和KOH溶液组成的新型燃料电池。

①该电池的负极是______(填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式是_____。  

②电池工作一段时间后电解质溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

Answer

大于 < 氢气 a CH4＋10OH－－8e－===CO32－＋7H2O 减小

【解析】

（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△H=﹣572kJ/mol，则1g甲烷完全燃烧放出的热量为×889.6kJ=55.6kJ，1g氢气完全燃烧放出的热量为×572kJ=143kJ，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）①该电池的负极是CH4，电极a为负极，发生氧化反应，电极反应式为：CH4+10OH﹣﹣8e﹣═CO32﹣+7H2O，故答案为：a；CH4＋10OH－－8e－===CO32－＋7H2O；

②总的电极反应式为CH4+2OH﹣+2O2=CO32﹣+3H2O，由总的电极反应式可知：氢氧根离子不断被消耗，且反应中生成水，则氢氧根离子的浓度减小，所以溶液的pH值减小，故答案为：减小。