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16.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)△H═-889.6kJ/mol
请回答下列问题:
(1)反应物能量总和大于(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<(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)△H=-572kJ/mol,则相同质量的甲烷和氢气,完全燃烧生成液态水,放热较多的是氢气.
(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a(填“a”或“b”)电极,该极的电极反应式是CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O.   
②电池工作一段时间后电解质溶液的pH减小(填“增大”、“减小”或“不变”).

分析 (1)根据热化学方程式中△H的符号分析;
(2)水蒸气转化为液态水要放出热量,据此分析;
(3)根据方程式求出相同质量的甲烷和氢气,完全燃烧生成液态水放出的热量分析;
(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CH4、发生氧化反应,电极反应式为:CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O;②总的电极反应式为CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O.

解答 解:(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$\frac{1}{16}$889.6kJ,1g氢气完全燃烧放出的热量为$\frac{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)①该电池的负极是CH4,电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:氢氧根离子的浓度减小,所以溶液的PH值减小,故答案为:减小.

点评 本题考查了化学反应中能量的变化,原电池原理原理,明确原电池电极上发生反应的类型即可分析解答本题,难度不大.

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