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，1g甲烷不完全燃燒生成CO和液態(tài)水時放出37.96kJ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)。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

（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”）。

②a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22.4L（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 a極到b極 CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O 0.1

【解析】

(1)根據(jù)書寫熱化學(xué)反應(yīng)方程式的要求解答本題；

(2)根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素解答本題；

(3)根據(jù)燃料電池的特點(diǎn)和原電池的工作原理回答本題

(1)1g甲烷不完全燃燒生成CO和液態(tài)水時放出37.96kJ熱量，則2molCH4即32g甲烷不完全燃燒生成CO和液態(tài)水時放出1214.72kJ熱量，所以反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：2CH4(g)+3O2(g)=2CO(g)+4H2O(l)的ΔH=-1214.72kJ·mol-1，故答案：-1214.72；
(2)①使用催化劑能加快反應(yīng)速率，但降低溫度和及時分離水即降低生成物濃度，均使反應(yīng)速率降低，所以a符合題意，bc不符合題意，故答案為：a；
(3)①在甲烷燃料電池中，通入甲烷的一極為負(fù)極，通入氧氣的一極為正極，即a為負(fù)極、b為正極，外電路電子由負(fù)極移向正極，即a極到b極，故答案為：a極到b極；
②在甲烷燃料電池中，a為負(fù)極、b為正極，a通入的是甲烷燃料，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O，故答案為：CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O；

③22.4L空氣中含有氧氣為22.4L20%=4.48L，標(biāo)況下為0.2mol，甲烷燃料電池的總反應(yīng)式為CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)，所以理論上消耗甲烷為0.1mol，故答案：0.1。