Question

【題目】CH4既是一種重要的能源，也是一種重要的化工原料。

（1）已知8.0 g CH4完全燃燒生成液體水放出444.8 kJ熱量。則當(dāng)CH4 (g)+2O2(g)＝CO2(g)+2H2O(l)中生成2mol的H-O鍵放出_____kJ熱量。

（2）以CH4為燃料可設(shè)計成結(jié)構(gòu)簡單、能量轉(zhuǎn)化率高、對環(huán)境無污染的燃料電池，其工作原理如圖10所示，則通入a氣體的電極名稱為_____，通入b氣體的電極反應(yīng)式為 ________。（質(zhì)子交換膜只允許H+通過）

（3）在一定溫度和催化劑作用下，CH4與CO2可直接轉(zhuǎn)化成乙酸，這是實現(xiàn)“減排”的一種研究方向。

①在不同溫度下，催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如圖11所示，則該反應(yīng)的最佳溫度應(yīng)控制在 ________左右。

②該反應(yīng)催化劑的有效成分為偏鋁酸亞銅 （CuAlO2，難溶物）。將CuAlO2溶解在稀硝酸中生成兩種鹽并放出NO氣體，其離子方程式為 _____________________。

（4）CH4還原法是處理NOx氣體的一種方法。已知一定條件下CH4與NOx反應(yīng)轉(zhuǎn)化為N2和CO2，若標(biāo)準(zhǔn)狀況下8.96 L CH4可處理22.4 L NOx，則x值為______________。

Answer 1

【答案】 444.8 負極 O2+4e-+4H+=2H2O 250℃ 3CuAlO2+NO3-+16H+=3Cu2++3Al3++NO↑+8H2O 1.6

【解析】（1）已知8.0 g CH4完全燃燒生成液體水放出444.8 kJ熱量，根據(jù)反應(yīng)CH4 (g)+2O2(g)＝CO2(g)+2H2O(l)可知當(dāng)中生成2mol的H-O鍵時消耗0.5mol甲烷，即8g甲烷，因此放出為444.8kJ熱量。（2）由圖可知，通入氣體a的一端發(fā)生氧化反應(yīng)，因此應(yīng)通入甲烷，該極為負極，通入b為氧氣，獲得電子，氫離子通過交換膜進入正極，則正極電極反應(yīng)式為O2+4e-+4H+=2H2O；（3）①根據(jù)圖像可知250℃時乙酸反應(yīng)速率最大、催化效率最高，因此選擇250℃；②CuAlO2溶解在稀硝酸中生成兩種鹽并放出NO氣體，生成的鹽為硝酸鋁、硝酸銅，反應(yīng)還有水生成，反應(yīng)離子方程式為：3CuAlO2+NO3-+16H+＝3Cu2++3Al3++NO↑+8H2O；（4）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移守恒可知：8.96L×[4-（-4）]=22.4L×2x，解得x=1.6。