题目内容
【题目】(1)氮氧化物是形成光化学烟雾和酸雨的一个重要原因，用CH4催化还原NOx可在一定程度上消除氮氧化物的污染。
已知：
△H=－1160kJ·mol-1
△H=+293kJ·mol-1
则该条件下，CH4催化还原NO2消除污染的热化学方程式为________________________。
(2)乙炔(CH≡CH)是重要的化工原料。工业上可用甲烷裂解法制取乙炔：
同时发生副反应：
;甲烷裂解时，几种气体平衡时分压(Pa)的对数即lgP与温度(℃)之间的关系如图所示。根据图判断，反应 △H___0(填“>”或“<”)。
1725℃时，向恒容密闭容器中充入CH4，达到平衡时CH4生成C2H2的平衡转化率为_____。该温度下，的平衡常数Kp=_______[注：用平衡分压(Pa)代替平衡浓度(mol·L-1)进行计算]。
(3)利用在特定条件下用铂电极(阳极为铂丝)电解饱和硫酸氢钾溶液的方法制备K2S2O8(过二硫酸钾)。在低温下电解液中主要含有K+、H+和
离子，电流通过溶液后发生反应。阳极区电极反应式为______________________________，X为_________交换膜(填“质子”、“阳离子”或“阴离子”)，当电路中通过0.2mol e-时，两边溶液质量的变化差为_________。
(4)甲烷燃料电池采用铂为电极，两电极上分别通入CH4和O2，电解质溶液为300mL 1.0mol·L-1的NaOH溶液。当O2通入量为8.96L(标准状况)且反应完全时，所得溶液中各离子浓度由大到小的顺序为_______________________________。
【答案】CH4(g)+2NO2(g)
N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867kJmol-1 > 62.5% 102.4Pa 2HSO4-—2e-=S2O82-+2H+ 质子 0.2g c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)
【解析】
根据盖斯定律分析热化学方程式的书写和反应热，根据平衡的影响因素和平衡的三段式计算平衡常数。根据电解原理分析阳极和阴极的电极反应，根据溶液中的离子的变化分析两极溶液的质量变化。
（1）①
△H=－1160kJ·mol-1，②
△H=+293kJ·mol-1，根据盖斯定律分析，①+②得热化学方程式为：CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=－1160+293=-867kJmol-1
（2）从图分析，随着温度升高，甲烷的分压(Pa)的对数变大，说明甲烷减少，则说明升温平衡正向移动，即△H >0； 从图分析，达到平衡时乙炔的分压为100 Pa，则消耗的甲烷的分压为200Pa，乙烯的分压为10 Pa，消耗的甲烷的分压为20Pa，剩余甲烷的分压为100 Pa，最初甲烷的分压为100+200+20=320 Pa，则甲烷生成乙炔的平衡转化率为200/320=62.5%。平衡时甲烷的分压为100 Pa，乙烯的分压为10 Pa，则氢气的分压为300+20=320 Pa，平衡常数为
=102.4Pa。
（3）电解硫酸氢钾溶液制备过二硫酸钾，所以说明硫元素化合价升高，即阳极为硫酸氢离子失去电子生成过二硫酸根离子，电极反应为：2HSO4-—2e-=S2O82-+2H+；溶液为酸性，反应生成过多的氢离子，阴极反应为：2H++2e-=H2，所以为质子交换膜。当有0.2mol电子转移时，阳极区向阴极区转移0.2mol氢离子，阴极区有0.2mol氢离子变成氢气，阴极区质量不变，所以两边质量变化差为0.2g。
（4）当O2通入量为8.96L时，即0.4mol氧气，则消耗0.2mol甲烷，生成0.2mol二氧化碳，与0.3mol氢氧化钠反应，生成0.1mol碳酸钠和0.1mol碳酸氢钠，因为碳酸根离子水解程度比碳酸氢根大，所以溶液中碳酸氢根离子浓度大于碳酸根离子浓度，溶液显碱性，故离子浓度顺序为：c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)。
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【题目】由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。
装置 |
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现象 | 二价金属A不断溶解 | C的质量增加 | A上有气体产生 |
根据实验现象回答下列问题：
（1）装置甲中负极的电极反应式是______________________________________。
（2）装置乙中正极的电极反应式是_______________________________________。
（3）装置丙中溶液的pH________（填“变大”、“变小”或“不变”）。
（4）四种金属活动性由强到弱的顺序是___________________________________。
