Question

【題目】CH4既是一種重要的能源，也是一種重要的化工原料。

（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，則：

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

（2）以CH4為燃料可設(shè)計成結(jié)構(gòu)簡單、能量轉(zhuǎn)化率高、對環(huán)境無污染的燃料電池，其工作原理如圖1所示，則通入a氣體的電極名稱為 ，通入b氣體的電極反應(yīng)式為 。（質(zhì)子交換膜只允許H+通過）

（3）在一定溫度和催化劑作用下，CH4和CO2可直接生成乙酸，這是實現(xiàn)“減排”的一種研究方向。

①在不同溫度下，催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如圖2所示，則該反應(yīng)的最佳溫度控制在 左右。

②該反應(yīng)催化劑的有效成分為偏鋁酸亞銅（CuAlO2，難容物），將CuAlO2溶解在稀硝酸中生成兩種鹽并放出NO氣體，其離子方程式為 。

（4）CH4還原法是處理NOX氣體的一種方法。已知一定條件下CH4與NOX反應(yīng)轉(zhuǎn)化為N2和CO2，若標(biāo)準(zhǔn)狀況下8.96L CH4可處理22.4L NOX，則X值為 。

Answer 1

【答案】

（1）(a+4c+e-b-4d)；

（2）負(fù)極；O2+4e-+4H+=2H2O；

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

（4）1.6。

【解析】

試題分析：（1）反應(yīng)熱就是斷裂反應(yīng)物化學(xué)鍵吸收的能量與形成生成物的化學(xué)鍵釋放的能量差，則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）由圖可知，通入氣體a的一端失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，故a電極應(yīng)通入甲烷，該極為負(fù)極，通入b的氣體為氧氣，獲得電子，酸性條件下生成水，是正極；正極電極反應(yīng)式為：O2+4e-+4H+=2H2O；（3）①250℃時乙酸反應(yīng)速率最大、催化活性，故選擇250℃；②CuAlO2溶解在稀硝酸中生成兩種鹽并放出NO氣體，生成的鹽為硝酸鋁、硝酸銅，反應(yīng)還有水生成，反應(yīng)離子方程式為：3CuAlO2+16H++NO3-=NO↑+3Al3++3Cu2++8H2O；（4）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移守恒，可得：8.96L×[4-（-4）]=22.4L×2x，解得x=1.6。