[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.(1)科学家用氮化镓材料与铜组装如右图的人工光合系统. 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 .(2)天然气中的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� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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。

（1）科学家用氮化镓材料与铜组装如右图的人工光合系统，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“盐酸”或“硫酸”）。

（2）天然气中的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。

（3）天然气的一个重要用途是制取H2，其原理为：CO2(g)＋CH4(g) 2CO(g)＋2H2(g) 。

①该反应的平衡常数表达式为。

②在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1mol·L－1的CH4与CO2，在一定条件下发生反应，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如下图1所示，则压强P1 P2（填“＞”或“＜”）；压强为P2时，在Y点：v(正) v(逆)（填“＞”、“＜”或“＝”）。

（4）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，其核磁共振氢谱如下图2，则X的结构简式为。

【答案】（1）①CO2＋8e－＋8H＋＝CH4＋2H2O ②硫酸

（2）2NH4HS＋O2＝2NH3·H2O＋2S↓

（3）①K＝c2(CO)·c2(H2)/ c(CO2)·c (CH4) ②＜＞

（4）

【解析】

试题分析：（1）①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：CO2＋8e－＋8H＋＝CH4＋2H2O；

②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，所以选用硫酸，不用盐酸。

（2）NH4HS中硫元素为-2价，具有还原性能被氧气氧化为硫单质，则一定条件下向NH4HS溶液中通入空气，得到单质硫和氨水，反应方程式为2NH4HS＋O2＝2NH3·H2O＋2S↓。

（3）①已知CO2(g)＋CH4(g) 2CO(g)＋2H2(g)，其平衡常数表达式是K＝c2(CO)·c2(H2)/ c(CO2)·c (CH4)。

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，已知相同温度下，P1条件下的转化率大于P2，则P1< P2；压强为P2时，在Y点反应未达到平衡，则反应正向移动，所以v（正）> v（逆）。
（4）芳香烃X，已知X的相对分子质量为l06，设其分子式为CxHy，由106÷12可知x=8，y=10，说明分子中含有一个苯环，另外含有2个C原子，再根据质谱图中有2个峰，可知分子中含有2种环境的H，则分子结构对称，所以其结构简式为。