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E(N-N)=a kJ/mol，E(N≡N)=b kJ/mol，E(N-H)=c kJ/mol，E(H-O)=d kJ/mol，E(O=O)=e kJ/mol，則：

N2H4(g)+O2(g)=N2(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，其工作原理如圖1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和CO2可直接生成乙酸，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圖2所示，則該反應的最佳溫度控制在 左右。

②該反應催化劑的有效成分為偏鋁酸亞銅（CuAlO2，難容物），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）(a+4c+e-b-4d)；

（2）負極；O2+4e-+4H+=2H2O；

（3）①250℃；②3CuAlO2+16H++NO3-=NO↑+3Al3++3Cu2++8H2O；

（4）1.6。

【解析】

試題分析：（1）反應熱就是斷裂反應物化學鍵吸收的能量與形成生成物的化學鍵釋放的能量差，則E(N-N)=a kJ/mol，E(N≡N)=b kJ/mol，E(N-H)=c kJ/mol，E(H-O)=d kJ/mol，E(O=O)=e kJ/mol，所以N2H4(g)+O2(g) =N2(g)+2H2O(l) △H=(a+4c+e-b-4d) kJ/mol；（2）由圖可知，通入氣體a的一端失去電子發生氧化反應，故a電極應通入甲烷，該極為負極，通入b的氣體為氧氣，獲得電子，酸性條件下生成水，是正極；正極電極反應式為：O2+4e-+4H+=2H2O；（3）①250℃時乙酸反應速率最大、催化活性，故選擇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，反應還有水生成，反應離子方程式為：3CuAlO2+16H++NO3-=NO↑+3Al3++3Cu2++8H2O；（4）根據氧化還原反應中電子轉移守恒，可得：8.96L×[4-（-4）]=22.4L×2x，解得x=1.6。