Question

（Ⅰ）碳和碳的化合物在人類生產、生活中的應用非常廣泛。“低碳生活”不再只是一種理想，更是一種值得期待的生活方式。
（1）甲烷燃燒時放出大量的熱，可作為能源應用于人類的生產和生活。
（2）將兩個石墨電極插入KOH溶液中，向兩極分別通入CH₄和O₂，構成甲烷燃料電池。其負極電極反應式是：                           。
（3）將不同量的CO（g）和H₂O（g）分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中，進行反應：
，得到如下三組數據：

①實驗1中，以v（ H₂）表示的平均反應速率為：     。
②該反應的正反應為     （填“吸”或“放”）熱反應；
③若要實驗3達到與實驗2相同的平衡狀態（即各物質的體積分數分別相等），則a、b應滿足的關系是       （用含a、b的數學式表示）。
（Ⅱ）某小組運用工業上離子交換膜法制燒堿的原理，用如下圖所示裝置電解K₂SO₄溶液。
①該電解槽中通過陰離子交換膜的離子數      （填“>”“<”或“一”）通過陽離子交換膜的離子數；
②圖中a、b、c、d分別表示有關溶液的pH，則a、b、c、d由小到大的順序為              ；
③電解一段時間后，B出口與C出口產生氣體的質量比為             。

Answer 1

（Ⅰ）(1) －890.3 kJ/mol  （2分）
(2) CH₄ －8e^－＋10OH ^- ==CO₃ ^2- +7H₂O    （2分）
(3) ①0.16 mol·L^－1·min^－1　 （2分）           ②放　（1分）
③a∶b＝1∶2(或b＝2a)    （2分）
（Ⅱ）①  <    （1分）
② b<a<c<d　 （2分）。        ③ 8∶1   （2分）

試題分析：（1）將兩個方程式相加再除以2即得所求的反應，故所求反應的ΔH=（ΔH₁+ΔH₂）/2，帶入數值可得ΔH=－890.3 kJ/mol；（2）原電池中負極發生氧化反應，故通入甲烷的一極為負極，甲烷失去電子，在堿性條件下生成碳酸根離子；(3)①根據表格中的CO的起始量和平衡量可得轉化量為1.6mol，生成氫氣的物質的量為1.6mol，濃度變化量為0.8mol/L，再除以時間5分鐘可得0.16 mol·L^－1·min^－1②溫度升高，CO的轉化率減小，說明升高溫度平衡向左移動，故正反應為放熱反應；③若要實驗3達到與實驗2相同的平衡狀態，則只要劃歸為原比即可，水和一氧化碳的起始值滿足1:2，即a：b=1:2；（Ⅱ）①左邊消耗2個氫氧根離子需要移動一個硫酸根離子來滿足左邊溶液的電荷守恒，右邊消耗2個氫離子就需要移動2個鉀離子來滿足溶液電荷守恒，故通過陰離子交換膜的離子數小于通過陽離子交換膜的離子數；②左邊接電源的正極，是陽極，在陽極上OH^-放電生成氫離子，使pH減小，右邊是陰極，在陰極上，氫離子放電生成氫氧根離子使pH增大，故b<a<c<d③根據兩極上轉移電子數目相等，在陽極上生成的氧氣和陰極上生成的氫氣的物質的量之比為1:2，質量比為8:1。