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）甲烷的电子式为__。

（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，其工作原理如图所示，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)甲烷属于共价化合物，以共用电子对形成共价键；

(2)甲烷分解需要热量，燃烧可提供部分能量；

(3)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，得到电子，在酸性条件下生成水；

(4)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，写出离子方程式并配平；

(5)根据电子转移守恒计算；

根据以上分析解答。

(1甲烷属于共价化合物，以共用电子对形成共价键，甲烷的电子式为：；

答案为：。

(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，其目的是提供甲烷分解所需的能量；

答案为：提供CH4分解所需的能量。

(3)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，得到电子，在酸性条件下生成水，正极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O；

答案为：负极 ；O2+4H++4e-=2H2O 。

(4)①250℃时乙酸反应速率最大，催化活性最高；

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：3CuAlO2+16H++NO3-=3Cu2++3Al3++8H2O+NO↑。

答案为：3CuAlO2+16H++NO3-=3Cu2++3Al3++8H2O+NO↑。

(5)反应中C元素化合价由CH4里的-4价变成CO2里的+4价，N元素由NOx里的+2x变成N2里的0，根据氧化还原反应中得失电子数目相等可得关系式：8.96L[4-(-4)]=22.4L2x,解得x=1.6；

答案为：1.6。