Question

【題目】天然氣既是高效潔凈的能源，又是重要的化工原料，在生產(chǎn)、生活中用途廣泛。

（1）已知25℃、101kPa時，1 g甲烷不完全燃燒生成CO和液態(tài)水時放出37.96 kJ熱量，則該條件下反應(yīng)2CH4(g)+3O2(g)＝2CO(g)+4H2O(l)的ΔH＝______kJ·mol－1

（2）甲烷可以消除氮氧化物污染。如：CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)

①下列措施能夠使該反應(yīng)速率加快的是______。

a．使用催化劑 b．降低溫度 c．及時分離水

②若上述反應(yīng)在恒容的密閉容器中進(jìn)行，下列敘述中不能說明該反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)的是______。

a．容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)不再變化 b．混合氣體的質(zhì)量不再變化

c．c(NO2) = 2c(N2) d．單位時間內(nèi)生成1molCO2，同時生成2molNO2

（3）甲烷可直接應(yīng)用于燃料電池，該電池采用可傳導(dǎo)O2－的固體氧化物為電解質(zhì)，其工作原理如圖所示：

①外電路電子移動方向：____。（填“a極到b極”或“b極到a極”）。

②b極電極反應(yīng)式為______。

③若燃料電池消耗的空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是5.6L（假設(shè)空氣中O2體積分?jǐn)?shù)為20%），則理論上消耗甲烷______mol。

Answer 1

【答案】-1214.72 a bc a極到b極 O2+4e－＝2O2－ 0.025

【解析】

（1）依據(jù)化學(xué)方程式計算2mol甲烷不完全燃燒放出的熱量即可；

（2）①使用催化劑，反應(yīng)速率加快，降低溫度、減小生成物濃度，反應(yīng)速率減慢；

②反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)濃度或百分含量保持不變；

（3）由電池示意圖可知，電池工作時，通入甲烷的a極為電池的負(fù)極，甲烷在a極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，通入氧氣的b極為電池的正極，氧氣在b極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)。

（1）1 g甲烷不完全燃燒生成CO和液態(tài)水時放出37.96 kJ熱量，1 g甲烷的物質(zhì)的量為mol，2mol甲烷不完全燃燒放出的熱量為37.96 kJ×16×2mol=1214.72kJ，則該條件下反應(yīng)2CH4(g)+3O2(g)＝2CO(g)+4H2O(l)的ΔH＝-1214.72 kJ·mol－1，故答案為：-1214.72；

（2）①a、使用催化劑，化學(xué)反應(yīng)速率加快，故正確；

b、降低溫度，化學(xué)反應(yīng)速率減慢，故錯誤；

c、及時分離水，生成物濃度減小，化學(xué)反應(yīng)速率減慢，故錯誤；

a正確，故答案為：a；

②a、該反應(yīng)是一個體積體積增大的反應(yīng)，容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；

b、由質(zhì)量守恒定律可知，平衡前后氣體質(zhì)量始終不變，所以混合氣體的質(zhì)量不再變化，無法判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故錯誤；

c、c(NO2) = 2c(N2)不能說明正逆反應(yīng)速率相等，無法判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故錯誤；

d、單位時間內(nèi)生成1molCO2，同時生成2molNO2能說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；

bc錯誤，故答案為：bc；

（3）①外電路電子的移動方向是由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線向正極移動，即由a極到b極，故答案為：a極到b極；

②通入氧氣的b極為電池的正極，氧氣在b極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氧離子，電極反應(yīng)式為O2+4e－＝2O2－，故答案為：O2+4e－＝2O2－；

③標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是5.6L空氣中氧氣的物質(zhì)的量為=0.05mol，由得失電子數(shù)目守恒可知甲烷的物質(zhì)的量為=0.025mol，故答案為：0.025。