Question

甲烷的用途很广泛。

（1）已知：

2NO₂(g )N₂O₄(g)    △H= -56.9kJ·mol ^-1

H₂ O(g)= H₂O(l)    △H= -44.0kJ·mol ^-1

CH₄(g)+N₂O₄ (g)= N₂(g)+2H₂O(l)+CO₂ (g) △H=-898.1kJ·mol ^-1

则 CH₄ (g)催化还原NO₂ (g)生成 N₂(g)和H₂O(g)的热化学方程式为_____________________。

（2）一定条件下，发生2NO(g)+2CO(g)N₂(g) +2CO₂(g) △H＜0。在不同时间c(NO)与c(CO)如下表所示：

①该温度下，该反应的平衡常数表达式为K =_____________________；

②计算前4秒内氮气的平均反应速率为____________________；

③下列选项中,不能说明上述反应已达平衡的是(     )

A．2v_正(NO)= v_逆(N₂ )

B．容器中气体的平均分子量不随时间而变化

C．容器中气体的密度不随时间而变化

D．容器中CO的质量不再发生变化

E． 容器中气体的总压强不随时间而变化

（3）CH₄燃料电池原理如图所示

①该燃料电池的正极为_______________(填“a”或“b”)。该电池负极的电极反应式为_____________；

②放电一段时间后，电解质溶液的pH___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

Answer

（1）CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)， △H=-867kJ·mol -1

（2）① ②9.375×10-5mol/( L·s) 25% ③ AC

（3）① b CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O ②减小

【解析】

试题分析：本题考查盖斯定律、反应速率及化学平衡、化学计算、电化学等。

（1）分别给三个方程式编号为①②③，根据盖斯定律①+③-2×②，可以得到对应的热化学方程式:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)， △H=-867kJ·mol -1。

（2）①根据化学式和平衡常数定义,可得 K=c(N2)·c2(CO2)/c2(NO)·c2(CO)。②根据化学反应速率公式可得:在前 4s内，c(NO)由1.00×10-3mol/L变为2.50×10-4mol/ L，改变了7 .50×10-4mol/ L，根据方程式中NO与N2的反应关系可知 N2浓度是7 .50×10-4mol/ L÷2=3.75×10-4mol/ L； 则 v(N2)= 3.75×10-4mol/ L÷4s = 9.375×10-5mol/( L·s)； 达到平衡时，CO 的转化率为[(3.60×10-3mol/L-2.70×10-3mol/ L)÷3.60×10-3mol/L]×100% =25%；③根据方程式，当V正=V逆 ,已达平衡。 该反应为气体体积减小的反应，当压强平均相对分子质量不随时间而变化,已达平衡。

（3）①燃料电池中通入燃料的一极为负极,通入氧气的一极为正极。甲烷失电子生成二氧化碳，在碱性条件下生成碳酸根:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O ②由于氢氧根参与反应，溶液碱性减小，pH减小。考点：