Question

天然氣是一種重要的清潔能源和化工原料，其主要成分為甲烷。

（1）工業(yè)上可用煤制天然氣，生產(chǎn)過程中有多種途徑生成CH4。

   ①寫出CO2與H2反應(yīng)生成CH4和H2O的熱化學(xué)方程式                       

    已知： CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)  ΔH＝－41kJ·mol－1 

    C(s)+2H2(g)CH4(g)         ΔH＝－73kJ·mol－1

    2CO(g)C(s)+CO2(g)       ΔH＝－171kJ·mol－1

   ② 科學(xué)家用氮化鎵材料與銅組裝如右圖的人工光合系統(tǒng)，

利用該裝置成功地實(shí)現(xiàn)了以CO2和H2O合成CH­4。

   寫出銅電極表面的電極反應(yīng)式                。為提高該人工光合系統(tǒng)的工作效率，可向裝置中加入少量      （選填“鹽酸”或“硫酸”）。

  ③ 另一生成CH4的途徑是CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)。某溫度下，將0.1 mol CO和0.3 molH2充入10L的密閉容器內(nèi)發(fā)生反應(yīng)CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g)，平衡時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為80%，求此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=                  。（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

天然氣中的H2S雜質(zhì)常用氨水吸收，產(chǎn)物為NH4HS。一定條件下向NH4HS溶液中通入

空氣，得到單質(zhì)硫并使吸收液再生，寫出再生反應(yīng)的化學(xué)方程式                           。 

（3）天然氣的一個(gè)重要用途是制取H2，其原理為：CO2(g)＋CH4(g) 2CO(g)＋2H2(g) 。

   在密閉容器中通入物質(zhì)的量濃度均為0.1mol·L－1的CH4與CO2，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，測(cè)得CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖1所示，則壓強(qiáng)P1        P2（填“大于”

或“小于”）；壓強(qiáng)為P2時(shí)，在Y點(diǎn)：v(正)       v(逆)（填“大于”、“小于”或“等于”）。

（4）天然氣也可重整生產(chǎn)化工原料，最近科學(xué)家們利用天然氣無氧催化重整獲得芳香烴X。由質(zhì)譜分析得X的相對(duì)分子質(zhì)量為106，其核磁共振氫譜如下圖2，則X的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為          。

Answer 1

（1）①CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)    ΔH＝－162kJ·mol－1   （2分 ）

    ②CO2＋8e-＋8H+＝CH4＋2H2O （2分）   硫酸 （2分） ③0.14×106 （2分）

（2）2NH4HS＋O2＝2NH3·H2O＋2S↓ （2分）（3）小于（2分） 大于（2分）

（4）     （2分）