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    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：

    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                                                          .

     

    【答案】

    （1）①3:1    ②—574 kJ/mol  ③4NO(g)=2NO2(g)+N2(g)；△H=-293KJ/mol（2）④ 负CH4 + 4O2— —8e—= CO2+ 2H2O；   ⑤4OH— —4e—= O2↑+ 2H2O  1.12L  

      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% 

    【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。

     

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    （2011?江西二模）下列对相应有机物的描述完全正确的是（　　）
    ①甲烷：天然气的主要成分，能发生取代反应
    ②乙烯：一个国家石油化工发展水平的标志，可以发生加成反应
    ③苯：平面结构，每个分子中含有3个碳碳双键
    ④油脂：属于高分子化合物，可以发生水解反应
    ⑤淀粉：属于糖类物质，遇碘元素变蓝色
    ⑥蛋白质：水解的最终产物为氨基酸，遇浓硝酸显黄色．

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    下列对相应有机物的描述完全正确的是（　　）
    ①甲烷：天然气的主要成分，能发生取代反应
    ②乙烯：一个国家石油化工发展水平的标志，可以发生加成反应
    ③苯：平面结构，每个分子中含有3个碳碳双键
    ④油脂：属于高分子化合物，可以发生水解反应．
    A、①②B、①②③C、①②④D、①②③④

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    下列对相应有机物的描述完全正确的是（　　）
    ①甲烷：天然气的主要成分，能发生取代反应
    ②乙烯：一个国家石油化工发展水平的标志，可以发生加成反应
    ③苯：平面结构，每个分子中含有3个碳碳双键
    ④油脂：属于高分子化合物，可以发生水解反应
    ⑤氨基酸：蛋白质水解的最终产物，既能和酸反应，又能和碱反应，反应均生成盐．
    A、①②④B、②③④C、①④⑤D、①②⑤

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    科目：高中化学 来源：2012-2013学年北京市通州区高三年级上学期期末摸底考试化学试卷（解析版） 题型：选择题

    下列对相应有机物的描述完全正确的是

    ① 甲烷：天然气的主要成分，能发生取代反应

    ② 乙烯：一个国家石油化工发展水平的标志，可以发生加成反应

    ③ 苯：平面结构，每个分子中含有3个碳碳双键

    ④ 油脂：属于高分子化合物，可以发生水解反应

    ⑤ 氨基酸：蛋白质水解的最终产物，既能和酸反应，又能和碱反应，反应均生成盐

    A．①②④              B．②③④             C．①④⑤                D．①②⑤

     

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    科目：高中化学 来源：2014届浙江省高二上学期期中考试理科化学试卷（解析版） 题型：选择题

    下列对相应有机物的描述完全正确的是

    ① 甲烷：天然气的主要成分，能发生取代反应

    ② 乙烯：一个国家石油化工发展水平的标志，可以发生加成反应

    ③ 苯：平面结构，每个分子中含有3个碳碳双键

    ④ 油脂：属于高分子化合物，可以发生水解反应

    A.①②           B. ①②③           C. ①②④          D.①②③④

     

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