题目内容
3.CH4既是一种重要的能源,也是一种重要的化工原料.(1)已知8.0g CH4完全燃烧生成液体水放出444.8kJ热量.则
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,其工作原理如图1所示,则通入a气体的电极名称为负极,通入b气体的电极反应式为O2+4e-+4 H+=2H2O.(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图2示,则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,其离子方程式为3 CuAlO2+16 H++NO3-=NO↑+3 Al3++3Cu2++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,若标准状况下8.96L CH4可处理22.4L NOx,则x值为1.6.
分析 (1)计算1mol甲烷完全放热放出的热量,反应放热△H<0;
(2)由图可知,通入气体a的一端发生氧化反应,故应通入甲烷,该极为负极,通入b为氧气,获得电子,酸性条件下生成水;
(3)①根据乙酸反应速率最大、催化活性最高选择;
②CuAlO2溶解在稀硝酸中生成两种盐并放出NO气体,生成的盐为硝酸铝、硝酸铜,反应还有水生成,配平书写离子方程式;
(4)根据电子转移守恒计算.
解答 解:(1)1mol甲烷完全放热放出的热量为444.8kJ×$\frac{1mol×16g/mol}{8g}$=889.6kJ,故△H=-889.6kJ/mol,故答案为:-889.6;
(2)由图可知,通入气体a的一端发生氧化反应,故应通入甲烷,该极为负极,通入b为氧气,获得电子,酸性条件下生成水,正极电极反应式为:O2+4e-+4 H+=2H2O,故答案为:负极;O2+4e-+4 H+=2H2O;
(3)①250℃时乙酸反应速率最大、催化活性,故选择250℃,故答案为:250℃;
②CuAlO2溶解在稀硝酸中生成两种盐并放出NO气体,生成的盐为硝酸铝、硝酸铜,反应还有水生成,反应离子方程式为:3 CuAlO2+16 H++NO3-=NO↑+3 Al3++3Cu2++8H2O,故答案为:3 CuAlO2+16 H++NO3-=NO↑+3 Al3++3Cu2++8H2O;
(4)根据电子转移守恒,则:8.96L×[4-(-4)]=22.4L×2x,解得x=1.6,故答案为:1.6.
点评 本题属于拼合型题目,涉及反应热计算、原电池、反应条件控制、离子方程式书写、氧化还原反应计算等,是对学生综合能力的考查,难度中等.
练习册系列答案
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