题目内容
【题目】天然气既是高效洁净的能源，也是重要的化工原料。
(1)甲烷分子的结构式为_________，空间构型为_______________形。
(2)已知25℃、101kPa 时，1 g甲烷完全燃烧生成液态水放出55.64 kJ热量，则该条件下反应CH4(g)+2O2(g)＝CO2(g)+2H2O(l)的△H＝____________kJ·mol-1。
(3)甲烷高温分解生成氢气和炭黑。在密闭容器中进行此反应时要通入适量空气使部分甲烷燃烧，其目的是__________________________________________。
(4)燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂(如O2)反应所产生的能量直接转化为电能。用甲烷-空气碱性(KOH溶液)燃料电池作电源，电解CuCl2溶液。已知甲烷空气碱性燃料电池的总反应为：CH4+2O2+2KOH＝K2CO3+3H2O，装置如下图所示：
①a电极名称为____________。
②c电极的电极反应式为_________________________________。
③假设CuCl2溶液足量，当某电极上析出3.2 g 金属Cu时，理论上燃料电池消耗的甲烷在标准状况下的体积是__________L。
【答案】 
正四面体 －890.24 提供甲烷分解所需的能量 负极 2Cl-－2e-＝Cl2↑ 0.28
【解析】
（1）甲烷的分子式为CH4，结构式为，因此甲烷为四面体结构；
（2）1g甲烷完全燃烧生成液态水放出55.64 kJ热量，则1 mol甲烷即16 g甲烷燃烧放出的能量为16×55.64 kJ＝890.24 kJ，因此该条件下反应CH4(g)+2O2(g)＝CO2(g)+2H2O(l)的△H＝－890.24 kJ·mol-1；
（3）甲烷分解需要热量，燃烧可提供部分能量，因此反应时要通入适量空气使部分甲烷燃烧的目的是提供甲烷分解所需的能量；
（4）①a极通入的是燃料甲烷，甲烷失去电子，所以a电极是负极；
②c电极与b电极即与电源的正极相连，作阳极，溶液中的氯离子放电，电极反应式为2Cl-－2e-＝Cl2↑；
③假设CuCl2溶液足量，当某电极上析出3.2g金属Cu时，铜的物质的量是3.2g÷64g/mol＝0.05mol，因此整个电路转移电子的物质的量为0.05mol×2＝0.1mol，1mol甲烷在反应中失去8mol电子，则消耗甲烷的物质的量为0.1mol÷8＝0.0125mol，在标准状况下的体积是0.0125mol×22.4L/mol=0.28L。
【题目】汽车尾气中含有CO、NO等有害气体。
（1）汽车尾气中NO生成过程的能量变化示意图如下：
该条件下，1mol N2和1molO2完全反应生成NO，会____（填“吸收”或“放出”）_____kJ能量。
（2）化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。目前常用的镍（Ni）镉（Cd）电池，其电池总反应可以表示为：Cd+2NiO（OH）+2H2O
2Ni（OH）2+Cd（OH）2。
①已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸，放电就是使用电池的过程，充电是给电池补充电量的过程。以下说法中正确的是______。
A． 以上反应不属于置换反应 B．以上反应是可逆反应
C． 充电时化学能转变为电能 D．放电时化学能转变为电能
②写出负极的电极反应式________________________________________。
③废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资料表明一节废镍锡电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重。这是因为____________。
（3）一种新型催化剂能使NO和CO发生反应：2NO＋2CO
2CO2＋N2。已知增大催化剂的比表面积可提高该反应速率。为了验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下表中。
实验编号 | t（℃） | NO初始浓度（mol/L） | CO初始浓度（mol/L） | 催化剂的比表面积（m2/g） |
Ⅰ | 280 | 1.20×10－3 | 5.80×10－3 | 82 |
Ⅱ | 280 | 1.20×10－3 | B | 124 |
Ⅲ | 350 | A | 5.80×10－3 | 82 |
①请把表中数据补充完整：A_______________；B_______________。
②能验证温度对化学反应速率影响规律的是实验______________（填实验序号）。
③实验Ⅰ和实验Ⅱ中，NO的物质的量浓度c（NO）随时间t的变化曲线如下图所示，其中表示实验Ⅱ的是曲线_________（填“甲”或“乙”）。
【题目】能量是国民经济发展的重要基础，天然气是我国目前使用的主要能源。
(1)已知
化学键 | C-H | C=O | O=O | H-O |
E/(KJ/mol) | a | b | c | d |
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)的焓变ΔH=______kJ/mol。
(2)燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。下图甲为甲烷燃料电池(电解质溶液为硫酸)该电池的正极反应为_________。
(3)利用上述燃料电池，按下图所示装置进行电解，A、B、C、D均为铂电极，
I.甲槽中有200mL一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液，理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如上图所示(气体体积已换算成标准状况下的体积)，(电解前后溶液的体积变化关系忽略不计)
①原混合溶液中NaCl的物质的量浓度__________mol/L。
②t2时所得溶液的pH=________。
Ⅱ.乙槽中为足量的AgNO3溶液。则阳极反应为__________。t3时电解结束，为了使溶液恢复原样，则可以在反应后的溶液中加入______(填化学式)。
【题目】工业合成氨反应为Nz(g)+3H2(g) 
2NH3(g)，对其研究如下:在773 K时，分别将2 mol N2和6 mol H2充入一个固定容积为1L 的密闭容器中，随着反应的进行，气体混合物中n(H2)、n(NH3)与反应时间t的关系如下表;
t/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
n（H2）/mol | 6.00 | 4.50 | 3.60 | 3.30 | 3.03 | 3.00 | 3.00 |
n（NH3）/mol | 0 | 1.00 | 1.60 | 1.80 | 1.98 | 2.00 | 2.00 |
(1) 前10min 中利用N2表示的反应速率为________
(2) 该温度下，此反应的平衡常数K=__________
(3) 该温度下，若向同容积的另一容器中投入的N2、H2、NH3的浓度分别为3 mol·L-1、3 mol·L-1、3 mol·L-1，则此时v正_______v逆(填“>”、“<”或“=”)。
(4) 该温度下，在上述平衡体系中再通入2molNH3，一段时间后，达到新的平衡。此时c(H2)____ 4.5mo1/L(填“>”、“<”或“=”)。
(5) 由上表中的实验数据计算得到“浓度-时间”的关系可用右图中的曲线表示，表示c(N2)-t的曲线是______。在此温度下，若起始充入4 mol Nz 和12 mol Hz,则反应刚达到平衡时，表示c(H2)-t的曲线上相应的点为_______。
