题目内容
【题目】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。
已知：
,则反应
______ 。
天然气的一个重要用途是制取
，其原理为：
。一定条件下，在密闭容器中，通入物质的量浓度均为
的
与
，在发生反应时，测得的平衡转化率与温度及压强的关系如图1所示，
该反应的平衡常数表达式为______ 。
压强
______ 
填“大于”或“小于”
；压强为
时，在Y点：
正 ______ 逆
填“大于“、“小于”或“等于“。
天然气中的少量
杂质常用氨水吸收，产物为
。一定条件下向溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式为______ 。
工业上又常将从天然气分离出的，在高温下分解生成硫蒸气和，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，在高温下分解反应的化学方程式为______ 。
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和
合成。
写出铜电极表面的电极反应式为______ 。
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“盐酸”或“硫酸”。
【答案】
小于 大于 
硫酸
【解析】
(1)根据盖斯定律分析解答；(2)①根据化学平衡常数表达的意义书写，利用生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积得到；②该反应正向为体积增大的方向，压强越大，CH4的转化率越小；压强为P2时, 在Y点反应未达到平衡，则反应正向移动；(3) NH4HS中硫元素为-2价，具有还原性能被氧气氧化为硫单质；
(4)根据题意知该反应是可逆反应，反应物是硫化氢，根据图象知，生成物中含有S元素的物质是氢气的一半，则生成物是S2和H2，再结合反应条件书写方程式；(5)①由电池装置图可知，Cu上二氧化碳得电子生成甲烷；②根据酸的挥发性分析。
根据盖斯定律：
；
；
，则反应
，故答案为：；
已知
，其平衡常数表达式是
，
故答案为：；
该反应正向为体积增大的方向，压强越大，
的转化率越小，已知相同温度下，
条件下的转化率大于
，则小于；压强为时，在Y点反应未达到平衡，则反应正向移动，所以
正
大于逆，故答案为：小于；大于；
中硫元素为
价，具有还原性能被氧气氧化为硫单质，则一定条件下向
溶液中通入空气，得到单质硫和氨水，则反应方程式为：，故答案为：；
根据题意知，反应物是硫化氢，根据图象知，
在高温条件下分解，生成的两种产物的体积分数逐渐增大；且图中两种产物的体积分数大小比值约为
。再由的组成可知生成的
的量更大，设在高温条件下分解的关系式为
，依据H元素守恒可得
，再由S元素守恒知
。由图可知该反应未进行完全，应为可逆反应，故H
在高温条件下分解的化学方程式为；故答案为：；
由电池装置图可知，Cu上二氧化碳得电子生成甲烷，则Cu电极上的电极反应为：，故答案为：；
可向装置中加入少量的酸作电解质，由于盐酸易挥发，生成的甲烷中会混有HCl气体，而且氯离子可能在阳极放电生成氯气，所以选用硫酸，不用盐酸，故答案为：硫酸。
