[题目]数十年来.化学工作者对碳的氧化物和氢化物做了广泛深入的研究并取得了一些重要成果.已知:C(s)+O2(g)＝CO2(g),ΔH＝-393 kJ·mol-12CO (g)+O2(g)＝2CO2(g),ΔH＝-566 kJ·mol-12H2(g)+O2(g)＝2H2O(g),ΔH＝-484 kJ·mol-1(1)工业上常采用将水蒸气喷到灼热� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

【题目】数十年来，化学工作者对碳的氧化物和氢化物做了广泛深入的研究并取得了一些重要成果。已知：C(s)＋O2(g)＝CO2(g)；ΔH＝－393 kJ·mol－1

2CO (g)＋O2(g)＝2CO2(g)；ΔH＝－566 kJ·mol－1

2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)；ΔH＝－484 kJ·mol－1

（1）工业上常采用将水蒸气喷到灼热的炭层上实现煤的气化（制得CO、H2），该反应的热化学方程式是_______________。

（2）上述煤气化过程中需向炭层交替喷入空气和水蒸气，喷入空气的目的是__________；该气化气可在加热和催化剂下合成液体燃料甲醇，该反应方程式为_______________。

（3）电子工业中使用的一氧化碳常以甲醇为原料通过脱氢、分解两步反应得到。

第一步：2CH3OH(g) === HCOOCH3(g)+2H2(g) △H>0

第二步：HCOOCH3(g) === CH3OH(g) +CO(g) △H>0

则以甲醇制一氧化碳的反应为___________反应（填“吸热”、“放热”）。

（4）科学家用氮化镓材料与铜组装如图的人工光合系统，利用该装置成功地实现了以

CO2和H2O合成CH4。

①写出铜电极表面的电极反应式____________。

②为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量___________（选填“氢氧化钠”或“硫酸”）。

（5）天然气也可重整生产化工原料，最近科学家们利用天然气无氧催化重整获得芳香烃X。由质谱分析得X的相对分子质量为106，其核磁共振氢谱如图，则X的结构简式为_____________。

【答案】C(s)＋H2O(g)= CO (g)＋H2(g)；ΔH＝+132 kJ·mol－1 让部分炭燃烧，提供炭与水蒸气反应所需要的热量 CO + 2H2CH3OH 吸热 CO2＋8e－＋8H＋＝CH4＋2H2O 硫酸

【解析】

（1）已知：①C(s)＋O2(g)＝CO2(g)；ΔH＝－393 kJ·mol－1；②2CO (g)＋O2(g)＝2CO2(g)；ΔH＝－566 kJ·mol－1；③2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)；ΔH＝－484 kJ·mol－1。根据盖斯定律：①-1/2×②-1/2×③得水蒸气与炭反应生成CO、H2的热化学方程式是C(s)＋H2O(g)="=CO" (g)＋H2(g)；ΔH＝+132 kJ·mol－1。

（2）煤气化为吸热反应，故反应过程中需向炭层交替喷入空气和水蒸气，喷入空气的目的是让部分炭燃烧，提供炭与水蒸气反应所需要的热量；CO和H2在加热和催化剂下生成液体燃料甲醇，该反应方程式为CO + 2H2CH3OH。

（3）已知：①2CH3OH(g) ==HCOOCH3(g)+2H2(g) △H>0，②HCOOCH3(g) ==CH3OH(g) +CO(g) △H>0，根据盖斯定律：①+②得CH3OH(g) ="=" CO(g)+2H2(g)的△H>0，则以甲醇制一氧化碳的反应为吸热反应。

（4）分析题给装置知该装置为原电池，电池反应为CO2+2H2O==CH4+2O2，电子由GaN电极沿外电路流向铜电极，则GaN为原电池的负极，铜电极为原电池的正极，离子交换膜为质子交换膜，则电解质溶液为酸性溶液。①铜电极为原电池的正极，发生还原反应，CO2得电子生成甲烷，电解质为酸性溶液，通过氢离子和水平衡电荷和原子，电极反应式为CO2＋8e－＋8H＋＝CH4＋2H2O。②电解质为酸性溶液，为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量硫酸。