5.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)工业上可用煤制天然气,生产过程中有多种途径生成CH4
①写出CO2与H2反应生成CH4和H2O的热化学方程式CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)△H=-162kJ•mol-1
已知:CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g)△H=-41kJ•mol-1
C(s)+2H2(g)?CH4(g)△H=-73kJ•mol-1
2CO(g)?C(s)+CO2(g)△H=-171kJ•mol-1
②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
写出铜电极表面的电极反应式CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O.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”).
③另一生成CH4的途径是CO(g)+3H2(g)?CH4(g)+H2O(g).某温度下,将0.1mol CO和0.3molH2充入10L的密闭容器内发生反应CO(g)+3H2(g)?CH4(g)+H2O(g),平衡时H2的转化率为80%,求此温度下该反应的平衡常数K=1.5×105.(计算结果保留两位有效数字)
(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2NH4HS+O2=2NH3•H2O+2S↓.
(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).

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图1所示,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”).
(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,其核磁共振氢谱如图2,则X的结构简式为
 0  167366  167374  167380  167384  167390  167392  167396  167402  167404  167410  167416  167420  167422  167426  167432  167434  167440  167444  167446  167450  167452  167456  167458  167460  167461  167462  167464  167465  167466  167468  167470  167474  167476  167480  167482  167486  167492  167494  167500  167504  167506  167510  167516  167522  167524  167530  167534  167536  167542  167546  167552  167560  203614 

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