Question

【题目】在我国南海、东海海底均存在大量的可燃冰（天然气水合物，可表示为）。

2017年5月，中国首次海域可燃冰试采成功。2017年11月3日，国务院正式批准将可燃冰列为新矿种。可燃冰的开采和利用，既有助于解决人类面临的能源危机，又能生成一系列的工业产品。

(1)对某可燃冰矿样进行定量分析，取一定量样品，释放出的甲烷气体体积折合成标准状况后为166 m3，剩余 H2O 的体积为0.8m3，则该样品的化学式中 x=_________________。

(2)已知下表数据，且知 H2O(l)=H2O(g) △H=+41

化学键	C—H	O=O	C=O	H—O
键能/	413	498	803	463

用甲烷燃烧热表示的热化学方程式为_____________________________________________________。

(3)甲烷燃料电池相较于直接燃烧甲烷有着更高的能量转化效率，某甲烷燃料电池，正极通入空气，以某种金属氧化物为离子导体（金属离子空穴中能传导 O2-），该电池负极的电极反应式为__________________________________________。

(4)甲烷与水蒸气重整制氢是工业上获得氢气的重要手段。若甲烷与脱盐水在一定条件下反应生成H2，同时得到体积比为1:3的CO2和CO，该反应的化学方程式为_____________________________________。混合气体中的CO2可用浓氨水脱除，同时获得氮肥NH4HCO3，该反应的离子方程式是_________________________________________________________。

Answer 1

【答案】6 CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H= -892 kJ·mol-1 CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O NH3·H2O+CO2=NH4++

【解析】

(1)n(CH4)==mol，n(H2O)==mol，n(CH4):n(H2O)=:≈1:6，所以x=6，故答案为：6；

(2) 由表格可知①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)的△H=（4×413+2×498-2×803×-4×463）kJ·mol-1= -810 kJ·mol-1，又因为②H2O(l)=H2O(g) △H=41，将①-2×②得：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=（-810-2×41）= -892 kJ·mol-1，故答案为：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H= -892 kJ·mol-1；

(3)甲烷在负极失电子，被氧化，结合电解质、原子守恒、电荷守恒可得负极反应为：CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O，故答案为：CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O；

(4)由已知可知道，反应物为甲烷和水，生成物为氢H2、CO和CO2，结合CO2 和 CO的体积比为1:3可得方程式为：。二氧化碳和氨水反应生成NH4HCO3的离子方程式为：NH3·H2O+CO2=NH4++，故答案为：；NH3·H2O+CO2=NH4++。