Question

【题目】CH4既是一种重要的能源，也是一种重要的化工原料。

(1)甲烷的结构式为________

(2)甲烷高温分解生成氢气和碳。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_________。

(3)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，其工作原理下图所示，则通入a气体的电极名称为_____,通入b气体的电极反应式_______.(质子交换膜只允许H+通过)

(4)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下图所示，则该反应的最佳温度应控制在_________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_________

(5)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8.96LCH4可处理22.4LNOx,则x值为________.

Answer 1

【答案】 提供CH4分解所需的能量 负极 O2+4H++4e-=2H2O 250℃ 3CuAlO2+16H++NO3-=3Cu2++3Al3++8H2O+NO↑ 1.6

【解析】(1)甲烷为共价化合物，其结构为；正确答案：。

（2）甲烷高温分解生成氢气和碳，因此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，可以为CH4分解提供所需的能量；正确答案：提供CH4分解所需的能量。

(3)由图可以知道，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，酸性条件下结合氢离子生成水，正极电极反应式为: O2+4H++4e-=2H2O ；正确答案：负极 ； O2+4H++4e-=2H2O 。

(4)①从图象可以知道:250℃时乙酸反应速率最大、催化活性高，故选择250℃；正确答案：250℃。

② CuAlO2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: 3CuAlO2+16H++NO3-=3Cu2++3Al3++8H2O+NO↑；正确答案：3CuAlO2+16H++NO3-=3Cu2++3Al3++8H2O+NO↑。

(5)根据得失电子守恒，则:,计算得出；正确答案：1.6。