时间:2016-12-25 01:19:56
填空题 甲烷是天然气的主要成分，是生产生活中应用非常广泛的一种化学物质。
（1）一定条件下，用甲烷可以消除氮氧化物（NOx）的污染。已知：
①CH4(g) + 4NO(g) = 2N2(g) + CO2(g) + 2H2O(g)； △H1
②CH4(g) + 4NO2(g) =\" 4NO(g)\" + CO2(g) + 2H2O(g)；△H2
现有一份在相同条件下对H2的相对密度为17的NO与NO2的混合气体，用16g甲烷气体催化还原该混合气体，恰好生成氮气、二氧化碳气体和水蒸气，共放出1042.8kJ热量。
①该混合气体中NO和NO2的物质的量之比为
②已知上述热化学方程式中△H1=—1160kJ/mol，则△H2=
③在一定条件下NO气体可以分解为NO2气体和N2气体，写出该反应的热化学方程式 。
（2）以甲烷为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛的研究，下图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题：600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060703/rpts3emgk0j.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
④B极为电池 极，电极反应式为 &来源：www.91exam.org#160;
⑤若用该燃料电池做电源，用石墨做电极电解100mL 1mol/L的硫酸铜溶液，写出阳极的电极反应式 ，当两极收集到的气体体积相等时，理论上消耗的甲烷的体积为 （标况下），实际上消耗的甲烷体积（折算到标况）比理论上大，可能原因为 .
填空题 甲烷是天然气的主要成分，是生产生活中应用非常广泛的一种化学物质。
（1）一定条件下，用甲烷可以消除氮氧化物（NOx）的污染。已知：
①CH4(g) + 4NO(g) = 2N2(g) + CO2(g) + 2H2O(g)； △H1
②CH4(g) + 4NO2(g) =\" 4NO(g)\" + CO2(g) + 2H2O(g)；△H2
现有一份在相同条件下对H2的相对密度为17的NO与NO2的混合气体，用16g甲烷气体催化还原该混合气体，恰好生成氮气、二氧化碳气体和水蒸气，共放出1042.8kJ热量。来源:91考试网 91Exam.org
①该混合气体中NO和NO2的物质的量之比为
②已知上述热化学方程式中△H1=—1160kJ/mol，则△H2=
③在一定条件下NO气体可以分解为NO2气体和N2气体，写出该反应的热化学方程式 。
（2）以甲烷为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛的研究，下图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题：600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060703/rpts3emgk0j.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
④B极为电池 极，电极反应式为
⑤若用该燃料电池做电源，用石墨做电极电解100mL 1mol/L的硫酸铜溶液，写出阳极的电极反应式 ，当两极收集到的气体体积相等时，理论上消耗的甲烷的体积为 （标况下），实际上消耗的甲烷体积（折算到标况）比理论上大，可能原因为 .
本题答案：（1）①3:1 ②—574
本题解析：
试题分析：①设混合气体中NO和NO2的物质的量分别为X 、Y则(28X+46Y) ÷(X+Y)=2×17.解得Ｘ:Y=3:1.发生（①+②）÷2得③式：CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+H2O(g) △H3=(△H1+△H2) ÷2.假设发生①的甲烷的物质的量为m;发生③的甲烷的物质的量为n. 则m+n=1;4m÷2n=3联立求解。解得m=0.6.n=0.4.0.4×{(△H1+△H2) ÷2} +0.6×△H1=-1042.8KJ/mol.将△H1=-1160KJ/mol代人该等式中，解得△H2=—574 kJ/mol.③△H3=(△H1+△H2) ÷2=-(1160 +574) kJ/mol÷2=-867KJ/mol. ①-③得④式：4NO(g) =2NO2(g)+N2(g) △H4=△H1-△H3=△H1-(△H1+△H2) ÷2=(△H1-△H2) ÷2=-293KJ/mol. 即NO气体可以分解为NO2气体和N2气的热化学方程式为：4NO(g)=2NO2(g)+N2(g)；△H=-293KJ/mol。（2）④通入燃料甲烷的电极是负极，通入氧气的电极是正极。负极发生的电极式为CH4 + 4O2——8e—= CO2+ 2H2O ⑤电解硫酸铜溶液时阳极的电极反应式4OH— —4e—= O2↑+ 2H2O，阴极的反应式是： Cu2++2e-=Cu；2H++e-=H2↑。N(Cu)=0.1mol.若两极收集到的气体体积相等，设其物质的量为X。则4X=0.1×2+2X。解得X=0.1.在整个反应过程转移电子相等。电子的物质的量为0.4mol.由于没摩尔甲烷失去电子8摩尔，所以需要甲烷的物质的量为0.05摩尔。V（CH4）=0.05摩尔×22.4升/摩尔=1.12 升 。实际上消耗的甲烷体积比理论上大，可能原因是甲烷不完全被氧化，生成C或CO 或 电池能量转化率达不到100%。
考点：考查甲烷在环境污染的治理和能源利用方面的应用的知识。
本题所属考点：【原电池原理】
本题难易程度：【困难】