Question

CH₄是一種重要的化石燃料，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著極其重要的應(yīng)用。

（1）用甲烷可以消除氮氧化物的污染，其反應(yīng)如下：CH₄（g）＋2NO₂（g）N₂（g）＋CO₂（g）＋2H₂O（g）。在130℃和180℃時，分別將0.50 mol CH₄和a mol NO₂充入1 L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，測得有關(guān)數(shù)據(jù)如下表：

實驗編號	溫度	時間/min 物質(zhì)的量	0	10	20	40	50
1	130℃	n（CH4）/mol	0.50	0.35	0.25	0.10	0.10
2	180℃	n（CH4）/mol	0.50	0.30	0.18	x	0.15

（1）130℃時，達到平衡狀態(tài)時CH₄的轉(zhuǎn)化率為            。當溫度為180℃、反應(yīng)到40 min時，該反應(yīng)     （填“是”或“否”）達到平衡，推斷的依據(jù)是                      。

（2）由表中數(shù)據(jù)分析可知，該反應(yīng)的ΔH     0(填“=”、“﹥”或“﹤”)，130℃和180℃平衡常數(shù)的關(guān)系：K_(130℃)          K_(180℃)(填“=”、“﹥”或“﹤”)。

（3）如下圖所示，裝置Ⅰ為甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為KOH溶液），通過裝置Ⅱ?qū)崿F(xiàn)鐵棒上鍍銅。

①a電極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式是                       。

②電鍍結(jié)束后，裝置Ⅰ中溶液的pH       （填“增大”、“減小”或“不變”）。

③若完全反應(yīng)后，裝置Ⅱ中Cu極質(zhì)量減少12．8 g，則裝置Ⅰ中理論上消耗甲烷         L（標準狀況下）。

（4）用甲烷制取氫氣的反應(yīng)分為兩步，其能量變化如下圖所示：

寫出甲烷和水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的熱化學方程式                    。

Answer 1

（1）80%（1分）   是  （1分）   溫度升高，反應(yīng)速率加快，對比實驗1，高溫下比低溫下更快達到平衡狀態(tài)，說明40min時已經(jīng)達平衡狀態(tài)   （2分）   

（2） ﹤    >   （每空1分）

（3）①CH₄ + 10OH^- - 8e^- == CO₃^2- + 7H₂O  （2分）   ②減小（2分）

      ③1.12  （2分）

（4）CH₄(g) + 2H₂O(g) ＝ 4H₂(g) + CO₂(g)  ΔH＝—136.5 kJ·mol^-1  （2分）