Question

CH₄是一种重要的化石燃料，在工农业生产中有着极其重要的应用。

（1）用甲烷可以消除氮氧化物的污染，其反应如下：CH₄（g）＋2NO₂（g）N₂（g）＋CO₂（g）＋2H₂O（g）。在130℃和180℃时，分别将0.50 mol CH₄和a mol NO₂充入1 L的密闭容器中发生反应，测得有关数据如下表：

实验编号	温度	时间/min 物质的量	0	10	20	40	50
1	130℃	n（CH4）/mol	0.50	0.35	0.25	0.10	0.10
2	180℃	n（CH4）/mol	0.50	0.30	0.18	x	0.15

（1）130℃时，达到平衡状态时CH₄的转化率为            。当温度为180℃、反应到40 min时，该反应     （填“是”或“否”）达到平衡，推断的依据是                      。

（2）由表中数据分析可知，该反应的ΔH     0(填“=”、“﹥”或“﹤”)，130℃和180℃平衡常数的关系：K_(130℃)          K_(180℃)(填“=”、“﹥”或“﹤”)。

（3）如下图所示，装置Ⅰ为甲烷燃料电池（电解质溶液为KOH溶液），通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。

①a电极上发生反应的电极反应式是                       。

②电镀结束后，装置Ⅰ中溶液的pH       （填“增大”、“减小”或“不变”）。

③若完全反应后，装置Ⅱ中Cu极质量减少12．8 g，则装置Ⅰ中理论上消耗甲烷         L（标准状况下）。

（4）用甲烷制取氢气的反应分为两步，其能量变化如下图所示：

写出甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式                    。

Answer 1

（1）80%（1分）   是  （1分）   温度升高，反应速率加快，对比实验1，高温下比低温下更快达到平衡状态，说明40min时已经达平衡状态   （2分）   

（2） ﹤    >   （每空1分）

（3）①CH₄ + 10OH^- - 8e^- == CO₃^2- + 7H₂O  （2分）   ②减小（2分）

      ③1.12  （2分）

（4）CH₄(g) + 2H₂O(g) ＝ 4H₂(g) + CO₂(g)  ΔH＝—136.5 kJ·mol^-1  （2分）