Question

【题目】天然气既是高效洁净的能源，又是重要的化工原料，在生产、生活中用途广泛。

（1）已知25℃、101kPa时，1 g甲烷不完全燃烧生成CO和液态水时放出37.96 kJ热量，则该条件下反应2CH4(g)+3O2(g)＝2CO(g)+4H2O(l)的ΔH＝______kJ·mol－1

（2）甲烷可以消除氮氧化物污染。如：CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)

①下列措施能够使该反应速率加快的是______。

a．使用催化剂 b．降低温度 c．及时分离水

②若上述反应在恒容的密闭容器中进行，下列叙述中不能说明该反应已达平衡状态的是______。

a．容器内气体的压强不再变化 b．混合气体的质量不再变化

c．c(NO2) = 2c(N2) d．单位时间内生成1molCO2，同时生成2molNO2

（3）甲烷可直接应用于燃料电池，该电池采用可传导O2－的固体氧化物为电解质，其工作原理如图所示：

①外电路电子移动方向：____。（填“a极到b极”或“b极到a极”）。

②b极电极反应式为______。

③若燃料电池消耗的空气在标准状况下的体积是5.6L（假设空气中O2体积分数为20%），则理论上消耗甲烷______mol。

Answer 1

【答案】-1214.72 a bc a极到b极 O2+4e－＝2O2－ 0.025

【解析】

（1）依据化学方程式计算2mol甲烷不完全燃烧放出的热量即可；

（2）①使用催化剂，反应速率加快，降低温度、减小生成物浓度，反应速率减慢；

②反应达到化学平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质浓度或百分含量保持不变；

（3）由电池示意图可知，电池工作时，通入甲烷的a极为电池的负极，甲烷在a极上失电子发生氧化反应，通入氧气的b极为电池的正极，氧气在b极上得电子发生还原反应。

（1）1 g甲烷不完全燃烧生成CO和液态水时放出37.96 kJ热量，1 g甲烷的物质的量为mol，2mol甲烷不完全燃烧放出的热量为37.96 kJ×16×2mol=1214.72kJ，则该条件下反应2CH4(g)+3O2(g)＝2CO(g)+4H2O(l)的ΔH＝-1214.72 kJ·mol－1，故答案为：-1214.72；

（2）①a、使用催化剂，化学反应速率加快，故正确；

b、降低温度，化学反应速率减慢，故错误；

c、及时分离水，生成物浓度减小，化学反应速率减慢，故错误；

a正确，故答案为：a；

②a、该反应是一个体积体积增大的反应，容器内压强不变，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故正确；

b、由质量守恒定律可知，平衡前后气体质量始终不变，所以混合气体的质量不再变化，无法判断是否达到平衡状态，故错误；

c、c(NO2) = 2c(N2)不能说明正逆反应速率相等，无法判断是否达到平衡状态，故错误；

d、单位时间内生成1molCO2，同时生成2molNO2能说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故正确；

bc错误，故答案为：bc；

（3）①外电路电子的移动方向是由负极经导线向正极移动，即由a极到b极，故答案为：a极到b极；

②通入氧气的b极为电池的正极，氧气在b极上得电子发生还原反应生成氧离子，电极反应式为O2+4e－＝2O2－，故答案为：O2+4e－＝2O2－；

③标准状况下的体积是5.6L空气中氧气的物质的量为=0.05mol，由得失电子数目守恒可知甲烷的物质的量为=0.025mol，故答案为：0.025。