CH4是一种清洁、高效、具有优良环保性能的燃料，有良好的应用前景．
（1）科研人员设计了甲烷燃料电池并用于电解．如图1所示，电解质是掺杂了Y2O3与ZrO2的固体，可在高温下传导O2-．
①该电池工作时负极反应方程式为 CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2OCH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O．
②用该电池电解CuCl2溶液得到12.8gCu,理论上需要使用O2的体积（标准状况）为 2.24L2.24L．
（2）化学链燃烧技术主要由载氧体、燃料反应器和空气反应器组成．载氧体作为氧的载体，在反应器中循环，实现氧的转移．
①利用α-Fe2O3载氧体的甲烷化学链燃烧法，其示意图如图2所示．甲烷脱氢过程可描述为 甲烷先被吸附在α-Fe2O3载氧体中的Fe上，随后由于与铁相邻、电负性较强的O吸引作用使甲烷上的C-H断裂，H被吸附在O上，直至甲烷上的H全部被吸附自身变成C，同时O吸附2H生成H2O从α-Fe2O3载氧体脱离，形成O空穴甲烷先被吸附在α-Fe2O3载氧体中的Fe上，随后由于与铁相邻、电负性较强的O吸引作用使甲烷上的C-H断裂，H被吸附在O上，直至甲烷上的H全部被吸附自身变成C，同时O吸附2H生成H2O从α-Fe2O3载氧体脱离，形成O空穴．
②CuO/Cu2O也可作为甲烷燃烧的载氧体．往盛有CuO/Cu2O载氧体的刚性密闭容器中充入空气（O2的物质的量分数为21%），发生反应．平衡时O2的物质的量分数随反应温度T变化的曲线如图所示．O2的物质的量分数随温度升高而增大的原因是 O2和Cu2O反应生成CuO为放热反应，温度升高，平衡常数减小，平衡左移O2和Cu2O反应生成CuO为放热反应，温度升高，平衡常数减小，平衡左移，反应温度必须控制在1030℃以下，原因是 温度高于1030℃时，O2的物质的量分数大于21%，载氧体无法载氧．或温度高于1030℃时，导致CuO/Cu2O受热分解，导致催化剂失去活性，无法载氧温度高于1030℃时，O2的物质的量分数大于21%，载氧体无法载氧．或温度高于1030℃时，导致CuO/Cu2O受热分解，导致催化剂失去活性，无法载氧．
【考点】原电池与电解池的综合；化学平衡的影响因素．
【答案】CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O；2.24L；甲烷先被吸附在α-Fe2O3载氧体中的Fe上，随后由于与铁相邻、电负性较强的O吸引作用使甲烷上的C-H断裂，H被吸附在O上，直至甲烷上的H全部被吸附自身变成C，同时O吸附2H生成H2O从α-Fe2O3载氧体脱离，形成O空穴；O2和Cu2O反应生成CuO为放热反应，温度升高，平衡常数减小，平衡左移；温度高于1030℃时，O2的物质的量分数大于21%，载氧体无法载氧．或温度高于1030℃时，导致CuO/Cu2O受热分解，导致催化剂失去活性，无法载氧
【解答】
【点评】
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发布：2024/8/15 0:0:1组卷：75引用：2难度：0.5
