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8.0 g CH4完全燃烧生成液体水放出444.8 kJ热量。则当CH4 (g)+2O2(g)＝CO2(g)+2H2O(l)中生成2mol的H-O键放出_____kJ热量。

（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10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11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 _____________________。

（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8.96 L CH4可处理22.4 L NOx，则x值为______________。

Answer 1

【答案】 444.8 负极 O2+4e-+4H+=2H2O 250℃ 3CuAlO2+NO3-+16H+=3Cu2++3Al3++NO↑+8H2O 1.6

【解析】（1）已知8.0 g CH4完全燃烧生成液体水放出444.8 kJ热量，根据反应CH4 (g)+2O2(g)＝CO2(g)+2H2O(l)可知当中生成2mol的H-O键时消耗0.5mol甲烷，即8g甲烷，因此放出为444.8kJ热量。（2）由图可知，通入气体a的一端发生氧化反应，因此应通入甲烷，该极为负极，通入b为氧气，获得电子，氢离子通过交换膜进入正极，则正极电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O；（3）①根据图像可知250℃时乙酸反应速率最大、催化效率最高，因此选择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+NO3-+16H+＝3Cu2++3Al3++NO↑+8H2O；（4）根据氧化还原反应中电子转移守恒可知：8.96L×[4-（-4）]=22.4L×2x，解得x=1.6。