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為燃料可設計成結構簡單、能量轉化率高、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(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8.96 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CH4 (g)+2O2(g)＝CO2(g)+2H2O(l)可知當中生成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，因此應通入甲烷，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，則正極電極反應式為O2+4e-+4H+=2H2O；（3）①根據(jù)圖像可知250℃時乙酸反應速率最大、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，反應還有水生成，反應離子方程式為：3CuAlO2+NO3-+16H+＝3Cu2++3Al3++NO↑+8H2O；（4）根據(jù)氧化還原反應中電子轉移守恒可知：8.96L×[4-（-4）]=22.4L×2x，解得x=1.6。