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、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和液態水時放出37.96 kJ熱量，則該條件下反應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若上述反應在恒容的密閉容器中進行，下列敘述中不能說明該反應已達平衡狀態的是______。

a．容器內氣體的壓強不再變化 b．混合氣體的質量不再變化

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

（3）甲烷可直接應用于燃料電池，該電池采用可傳導O2－的固體氧化物為電解質，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極電極反應式為______。

③若燃料電池消耗的空氣在標準狀況下的體積是5.6L（假設空氣中O2體積分數為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）依據化學方程式計算2mol甲烷不完全燃燒放出的熱量即可；

（2）①使用催化劑，反應速率加快，降低溫度、減小生成物濃度，反應速率減慢；

②反應達到化學平衡狀態時，正逆反應速率相等，各物質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極為電池的負極，甲烷在a極上失電子發生氧化反應，通入氧氣的b極為電池的正極，氧氣在b極上得電子發生還原反應。

（1）1 g甲烷不完全燃燒生成CO和液態水時放出37.96 kJ熱量，1 g甲烷的物質的量為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，化學反應速率加快，故正確；

b、降低溫度，化學反應速率減慢，故錯誤；

c、及時分離水，生成物濃度減小，化學反應速率減慢，故錯誤；

a正確，故答案為：a；

②a、該反應是一個體積體積增大的反應，容器內壓強不變，說明正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故正確；

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

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

d、單位時間內生成1molCO2，同時生成2molNO2能說明正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，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極經導線向正極移動，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極上得電子發生還原反應生成氧離子，電極反應式為O2+4e－＝2O2－，故答案為：O2+4e－＝2O2－；

③標準狀況下的體積是5.6L空氣中氧氣的物質的量為=0.05mol，由得失電子數目守恒可知甲烷的物質的量為=0.025mol，故答案為：0.025。