Question

CH₄既是一种重要的能源，也是一种重要的化工原料。

（1）已知8.0 g CH₄完全燃烧生成液体水放出444.8 kJ热量。则

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

（2）以CH₄为燃料可设计成结构简单、能量转化率高、对环境无污染的燃料电池，其工作原理下图所示，则通入a气体的电极名称为            ，通入b气体的电极反应式为           。（质子交换膜只允许H^＋通过）

（3）在一定温度和催化剂作用下，CH₄与CO₂可直接转化成乙酸，这是实现“减排”的一种研究方向。

①在不同温度下，催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如下图所示，则该反应的最佳温度应控制在      左右。

②该反应催化剂的有效成分为偏铝酸亚铜（CuAlO₂，难溶物）。将CuAlO₂溶解在稀硝酸中生成两种盐并放出NO气体，其离子方程式为                   。

（4）CH₄还原法是处理NOx气体的一种方法。已知一定条件下CH₄与NOx反应转化为N₂和CO₂，若标准状况下8.96L CH₄可处理22.4L NOx，则x值为                   。

Answer

（1）－889.6 （2分）

（2） 负极 （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】

试题分析：（1）1mol甲烷的质量是16g，8g甲烷完全燃烧生成液体水放出444.8 kJ热量，则1mol甲烷完全燃烧生成液体水放出889.6kJ热量，故甲烷燃烧的热化学方程式是CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) △H＝－889.6kJ·mol－1；（2）以CH4为燃料可设计成结构简单、能量转化率高、对环境无污染的燃料电池，根据图示可知通入a气体的电极是负极，通入b气体电极为正极，正极上氧气获得电子，与溶液的氢离子结合形成水，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋＝2H2O。（3）①根据催化剂的催化效率及乙酸的产生速率与温度的关系图可知，在250℃催化剂的催化效率及乙酸的产生速率最高，故该反应的最佳温度应控制在250℃左右。②该反应催化剂的有效成分为偏铝酸亚铜（CuAlO2，难溶物）。将CuAlO2溶解在稀硝酸中生成两种盐并放出NO气体，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒，可得该反应的离子方程式为3CuAlO2+16H++NO3-=3Al3++3Cu2++NO↑+8H2O；（4）CH4还原法是处理NOx气体的一种方法。已知一定条件下CH4与NOx反应转化为N2和CO2，根据电子转移守恒，则：8.96L×[4-（-4）]=22.4L×2x，解得x=1.6。

考点：考查反应热计算、原电池反应原理的应用、反应条件控制、离子方程式书写、氧化还原反应计算的知识。