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)甲烷的結構式為________

(2)甲烷高溫分解生成氫氣和碳。在密閉容器中進行此反應時要通入適量空氣使部分甲烷燃燒，其目的是_________。

(3)以CH4為燃料可設計成結構簡單、能量轉化率高、對環境無污染的燃料電池，其工作原理下圖所示，則通入a氣體的電極名稱為_____,通入b氣體的電極反應式_______.(質子交換膜只允許H+通過)

(4)在一定溫度和催化劑作用下，CH4與CO2可直接轉化成乙酸，這是實現“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下圖所示，則該反應的最佳溫度應控制在_________左右。

②該反應催化劑的有效成分為偏鋁酸亞銅(CuAlO2,難溶物)。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_________

(5)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反應轉化為N2和CO2,若標準狀況下8.96LCH4可處理22.4LNOx,則x值為________.

Answer 1

【答案】 提供CH4分解所需的能量 負極 O2+4H++4e-=2H2O 250℃ 3CuAlO2+16H++NO3-=3Cu2++3Al3++8H2O+NO↑ 1.6

【解析】(1)甲烷為共價化合物，其結構為；正確答案：。

（2）甲烷高溫分解生成氫氣和碳，因此在密閉容器中進行此反應時要通入適量空氣使部分甲烷燃燒，可以為CH4分解提供所需的能量；正確答案：提供CH4分解所需的能量。

(3)由圖可以知道，通入氣體a的一端發生氧化反應，故應通入甲烷，該極為負極；通入b為氧氣，獲得電子，酸性條件下結合氫離子生成水，正極電極反應式為: O2+4H++4e-=2H2O ；正確答案：負極 ； O2+4H++4e-=2H2O 。

(4)①從圖象可以知道:250℃時乙酸反應速率最大、催化活性高，故選擇250℃；正確答案：250℃。

② CuAlO2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，反應還有水生成，反應離子方程式為: 3CuAlO2+16H++NO3-=3Cu2++3Al3++8H2O+NO↑；正確答案：3CuAlO2+16H++NO3-=3Cu2++3Al3++8H2O+NO↑。

(5)根據得失電子守恒，則:,計算得出；正確答案：1.6。