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

CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) △H＝____kJ·mol－1

（2）以CH4為燃料可設計成結構簡單、能量轉化率高、對環境無污染的燃料電池，其工作原理下圖所示，則通入a氣體的電極名稱為 ，通入b氣體的電極反應式為 。（質子交換膜只允許H＋通過）

（3）在一定溫度和催化劑作用下，CH4與CO2可直接轉化成乙酸，這是實現“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下圖所示，則該反應的最佳溫度應控制在 左右。

②該反應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反應轉化為N2和CO2，若標準狀況下8.96L CH4可處理22.4L NOx，則x值為 。

Answer 1

【答案】（1）－889.6 （2分）

（2） 負極 （1分） O2＋4e－＋4H＋＝2H2O （2分）

（3）①250℃ （1分） ②3CuAlO2+16H++NO3-=3Al3++3Cu2++NO↑+8H2O。 （2分）

（4）1.6 （2分）

【解析】

試題分析：（1）1mol甲烷的質量是16g，8g甲烷完全燃燒生成液體水放出444.8 kJ熱量，則1mol甲烷完全燃燒生成液體水放出889.6kJ熱量，故甲烷燃燒的熱化學方程式是CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) △H＝－889.6kJ·mol－1；（2）以CH4為燃料可設計成結構簡單、能量轉化率高、對環境無污染的燃料電池，根據圖示可知通入a氣體的電極是負極，通入b氣體電極為正極，正極上氧氣獲得電子，與溶液的氫離子結合形成水，電極反應式為O2＋4e－＋4H＋＝2H2O。（3）①根據催化劑的催化效率及乙酸的產生速率與溫度的關系圖可知，在250℃催化劑的催化效率及乙酸的產生速率最高，故該反應的最佳溫度應控制在250℃左右。②該反應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，根據電子守恒、電荷守恒及原子守恒，可得該反應的離子方程式為3CuAlO2+16H++NO3-=3Al3++3Cu2++NO↑+8H2O；（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反應轉化為N2和CO2，根據電子轉移守恒，則：8.96L×[4-（-4）]=22.4L×2x，解得x=1.6。