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
来源:新能源网
时间:2024-08-17 11:18:56
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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【专家解说】:(1)①在相同条件下对H2的相对密度为17的NO与NO2的混合气体,
【专家解说】:(1)①在相同条件下对H2的相对密度为17的NO与NO2的混合气体,相同条件下,气体的密度之比等于其摩尔质量之比,所以混合气体的摩尔质量为34g/mol,设n(NO)为x,n(NO2)为y,
混合气体摩尔质量=30xg+46yg(x+y)mol=34g/mol,x:y=3:1,
故答案为:3:1;
②16g甲烷的物质的量=16g16g/mol=1mol,
根据盖斯定律知,CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1
CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=0.5(△H1+△H2)
NO和NO2的物质的量之比为3:1,根据方程式知,当NO和NO2完全转化为氮气时,分别和NO、NO2反应的甲烷的物质的量之比=34:12=3:2,则有0.6mol甲烷和NO反应、0.4mol的甲烷和NO2反应,0.6mol甲烷和NO反应放出的热量=0.6mol×1160kJ/mol=696kJ,0.4mol甲烷和NO2完全反应放出的热量=1042.8kJ-696kJ=346.8kJ,则0.4mol甲烷和NO2完全反应放出的热量=0.5(△H1+△H2)×0.4mol=0.2mol×(1160kJ/mol+△H2)=346.8kJ,则△H2=346.8kJ0.2mol=-574 kJ/mol,
故答案为:-574 kJ/mol;
③CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-1160kJ/mol①
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-574 kJ/mol②
根据盖斯定律,①?②2得:4NO(g)=2NO2(g)+N2(g);△H=-293 kJ/mol;
故答案为:4NO(g)=2NO2(g)+N2(g)△H=-293 kJ/mol;
(2)④B为负极,总反应式为CH4+2O2+=CO2+2H2O,正极反应式为:2O2+8e-=4O2-,两式相减,负极反应为:CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O,
故答案为:负;CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O;
⑤硫酸铜的物质的量=0.1L×1mol/L=0.1mol,开始阶段发生反应:2Cu2++2H2O 通电 . 2Cu+O2↑+4H+,铜离子完全放电后,发生反应2H2O 通电 . 2H2↑+O2↑,阳极的电极反应式:4OH--4e-=O2↑+2H2O;当两极收集到的气体体积相等时,即氢气与氧气的体积相等,令是氢气为xmol,根据电子转移守恒,则:0.1mol×2+2x=4x,解得x=0.1,根据电子转移守恒,可知消耗的甲烷物质的量=0.1mol×48=0.05mol,故消耗甲烷的体积=0.05mol×22.4L/mol=1.12L,原电池中发生反应时化学能不去全部转化为电能,即电池能量转化率达不到100%,所以实际上消耗的甲烷的体积比理论上大;
故答案为:4OH--4e-=O2↑+2H2O;1.12L;电池能量转化率达不到100%.
混合气体摩尔质量=30xg+46yg(x+y)mol=34g/mol,x:y=3:1,
故答案为:3:1;
②16g甲烷的物质的量=16g16g/mol=1mol,
根据盖斯定律知,CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1
CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=0.5(△H1+△H2)
NO和NO2的物质的量之比为3:1,根据方程式知,当NO和NO2完全转化为氮气时,分别和NO、NO2反应的甲烷的物质的量之比=34:12=3:2,则有0.6mol甲烷和NO反应、0.4mol的甲烷和NO2反应,0.6mol甲烷和NO反应放出的热量=0.6mol×1160kJ/mol=696kJ,0.4mol甲烷和NO2完全反应放出的热量=1042.8kJ-696kJ=346.8kJ,则0.4mol甲烷和NO2完全反应放出的热量=0.5(△H1+△H2)×0.4mol=0.2mol×(1160kJ/mol+△H2)=346.8kJ,则△H2=346.8kJ0.2mol=-574 kJ/mol,
故答案为:-574 kJ/mol;
③CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-1160kJ/mol①
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-574 kJ/mol②
根据盖斯定律,①?②2得:4NO(g)=2NO2(g)+N2(g);△H=-293 kJ/mol;
故答案为:4NO(g)=2NO2(g)+N2(g)△H=-293 kJ/mol;
(2)④B为负极,总反应式为CH4+2O2+=CO2+2H2O,正极反应式为:2O2+8e-=4O2-,两式相减,负极反应为:CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O,
故答案为:负;CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O;
⑤硫酸铜的物质的量=0.1L×1mol/L=0.1mol,开始阶段发生反应:2Cu2++2H2O 通电 . 2Cu+O2↑+4H+,铜离子完全放电后,发生反应2H2O 通电 . 2H2↑+O2↑,阳极的电极反应式:4OH--4e-=O2↑+2H2O;当两极收集到的气体体积相等时,即氢气与氧气的体积相等,令是氢气为xmol,根据电子转移守恒,则:0.1mol×2+2x=4x,解得x=0.1,根据电子转移守恒,可知消耗的甲烷物质的量=0.1mol×48=0.05mol,故消耗甲烷的体积=0.05mol×22.4L/mol=1.12L,原电池中发生反应时化学能不去全部转化为电能,即电池能量转化率达不到100%,所以实际上消耗的甲烷的体积比理论上大;
故答案为:4OH--4e-=O2↑+2H2O;1.12L;电池能量转化率达不到100%.
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