题目内容
(14分)甲烷可制成合成气(CO、H2),再制成甲醇,代替日益供应紧张的燃油。
已知:① CH4 (g) + H2O (g) = CO (g)+3H2(g) △H1=+206.2kJ·mol-1
② CH4(g)+1/2O2(g)=CO(g)+2H2(g) △H2=-35.4 kJ·mol-1
③ CH4 (g) +2H2O (g) =CO2 (g) +4H2(g) △H3=+165.0 kJ·mol-1
(1)CH4(g)与CO2 (g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为 。
(2)从原料选择和能源利用角度,比较方法①和②,为合成甲醇,用甲烷制合成气的适宜方法为 (填序号),其原因是 。
(3)合成气中的H2可用于生产NH3,在进入合成塔前常用Cu(NH3)2Ac溶液来吸收其中的CO,防止合成塔中的催化剂中毒,其反应是:
Cu(NH3)2Ac + CO + NH3
[Cu(NH3)3]Ac·CO △H<0
Cu(NH3)2Ac溶液吸收CO的适宜生产条件应是 。
(4)将CH4设计成燃料电池,其利用率更高,装置示意如图(A、B为多孔性碳棒)。持续通入甲烷,在标准状况下,消耗甲烷体积VL。
① O<V≤44.8 L时,电池总反应方程式为 ;
② 44.8 L<V≤89.6 L时,负极电极反应为 ;
③ V=67.2 L时,溶液中离子浓度大小关系为 。
(14分)
(1)CH4 (g)+CO2 (g) =2CO (g)+2H2 (g) △H=+247.4 kJ·mol-1(2分)
(2)②(2分) 选择CH4不完全燃烧制合成气时,放出热量,同时得到的CO、H2为1:2,能恰好完全反应合成甲醇。(2分)
(3)低温、高压(2分)
(4) ①CH4 + 2O2 + 2KOH =K2CO3 + 3H2O (2分)
②CH4—8e—+ 9CO32—+3H2O =10 HCO3— (2分)
③c(K+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH—)>c(H+) (2分)
解析: