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）已知E(N-N)=a kJ/mol，E(N≡N)=b kJ/mol，E(N-H)=c kJ/mol，E(H-O)=d kJ/mol，E(O=O)=e kJ/mol，则：

N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) △H=____________________kJ·mol-1

（2）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1所示，则通入a气体的电极名称为 ，通入b气体的电极反应式为 。（质子交换膜只允许H+通过）

（3）在一定温度和催化剂作用下，CH4和CO2可直接生成乙酸，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2所示，则该反应的最佳温度控制在 左右。

②该反应催化剂的有效成分为偏铝酸亚铜（CuAlO2，难容物），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 。

（4）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8.96L CH4可处理22.4L NOX，则X值为 。

Answer 1

【答案】

（1）(a+4c+e-b-4d)；

（2）负极；O2+4e-+4H+=2H2O；

（3）①250℃；②3CuAlO2+16H++NO3-=NO↑+3Al3++3Cu2++8H2O；

（4）1.6。

【解析】

试题分析：（1）反应热就是断裂反应物化学键吸收的能量与形成生成物的化学键释放的能量差，则E(N-N)=a kJ/mol，E(N≡N)=b kJ/mol，E(N-H)=c kJ/mol，E(H-O)=d kJ/mol，E(O=O)=e kJ/mol，所以N2H4(g)+O2(g) =N2(g)+2H2O(l) △H=(a+4c+e-b-4d) kJ/mol；（2）由图可知，通入气体a的一端失去电子发生氧化反应，故a电极应通入甲烷，该极为负极，通入b的气体为氧气，获得电子，酸性条件下生成水，是正极；正极电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O；（3）①250℃时乙酸反应速率最大、催化活性，故选择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-=NO↑+3Al3++3Cu2++8H2O；（4）根据氧化还原反应中电子转移守恒，可得：8.96L×[4-（-4）]=22.4L×2x，解得x=1.6。