17.天然气是一种重要的清洁能源和化工原料,其主要成分为甲烷.
(1)已知:①CH4(g)+2O2 =CO2(g)+2H2O(g)△H=-890.3 kJ•mol-1
          ②CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g)△H+2.8 kJ•mol-1
          ③2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0 kJ•mol-1
  则反应CH4(g)+CO2(g)?2CO+2H2(g)△H=+247.3kJ•mol-1
(2)天然气的一个重要用途是制取H2,其原理为:CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g).一定条件下,在密闭容器中,通入物质的量浓度均为0.1mol•L-1的CH4与CO2,在发生反应,测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图l所示,

①该反应的平衡常数表达式为$\frac{{c}^{2}(CO)•{c}^{2}({H}_{2})}{c(C{O}_{2})•c(C{H}_{4})}$
②则压强P1小于P2 (填“大于”或“小于”);压强为P2时,在Y点:v(正)大于v(逆)(填“大于“、“小于”或“等于“).
(3)天然气中的少量H2S杂质常用氨水吸收,产物为NH4HS.一定条件下向NH4HS溶液中通入空气,得到单质硫并使吸收液再生,写出再生反应的化学方程式2NH4HS+O2=2NH3•H2O+2S↓.
(4)工业上又常将从天然气分离出的H2S,在高温下分解生成硫蒸气和H2,若反应在不同温度下达到平衡时,混合气体中各组分的体积分数如图2所示,H2S在高温下分解反应的化学方程式为2H2S?2H2+S2
(5)科学家用氮化镓材料与铜组装如图3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CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O.
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硫酸(选填“盐酸”或“硫酸”).
16.甲烷既是一种清洁燃料,又是一种重要的化工原料.
(1)已知:CH4(g)+2O2(g)?CO2(g)+2H2O(g)△H=-802.6kJ/mol;
CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=-41.0kJ/mol;
2CO(g)+O2(g)?2CO2(g)△H=-566.0kJ/mol.
写出CH4与CO2反应生成CO和2molH2的热化学方程式CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)△H=+247.4kJ/mol.
(2)将2molCH4(g)和2molH2O(g)充入某密闭容器中发生反应CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g),测得CH4的平衡转化率(a)随温度(T)和压强(P)变化的曲线如图所示:

①反应CH4(g)+H2O?CO(g)+3H2(g)的△H>0(填“<”、“>”或“=”);
②图中A、B、C三点的正反应速率[v(A)、v(B)、v(C)]由大到小顺序为v(C)>v(B)>v(A),理由是因为A、B两点对应温度相同,B、C两点对应的压强相同,且P1<P2,T(C)>T(A),温度越高,压强越大,反应速率越大,故v(C)>v(B)>v(A);
③若A点时,测得容器的体积为1L,则T1℃时B点的平衡常数K(B)=27;
④比较图中A、C两点平衡常数[K(A)、K(C)]的大小;K(A)<K(C),(填“<”、“>”或“=”),理由是因C点的温度比A点温度高,且该反应的△H>0,则温度越高平衡常数越大,故有K(A)<K(C).
(3)有人设计用甲烷碱性燃料电池电解饱和食盐水,当阴极产生8.96L气体(标准状况,下同)时,理论上消耗甲烷的体积为2.24L.
 0  167509  167517  167523  167527  167533  167535  167539  167545  167547  167553  167559  167563  167565  167569  167575  167577  167583  167587  167589  167593  167595  167599  167601  167603  167604  167605  167607  167608  167609  167611  167613  167617  167619  167623  167625  167629  167635  167637  167643  167647  167649  167653  167659  167665  167667  167673  167677  167679  167685  167689  167695  167703  203614 

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