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        1. (14分)甲烷可制成合成氣(CO、H2),再制成甲醇,代替日益供應(yīng)緊張的燃油。

          已知:① CH4 (g) + H2O (g) = CO (g)+3H2 (g)       △H1=+206.2kJ·mol1

          ② CH4(g)+O2(g)=CO(g)+2H2(g) △H2=-35.4 kJ·mol-1

          ③ CH­­4 (g) + 2H2O (g) =CO­2 (g) +4H2 (g)      △H3=+165.0 kJ·mol1

          (1)CH4(g)與CO2 (g)反應(yīng)生成CO(g)和H2(g)的熱化學(xué)方程式為            

             (2)從原料選擇和能源利用角度,比較方法①和②,為合成甲醇,用甲烷制合成氣的適宜方法為            (填序號),其原因是            

          (3)合成氣中的H2可用于生產(chǎn)NH3,在進入合成塔前常用Cu(NH3)2Ac溶液來吸收其中的CO,防止合成塔中的催化劑中毒,其反應(yīng)是:

          Cu(NH3)2Ac + CO + NH3  [Cu(NH3)3]Ac·CO  △H<0

          Cu(NH3)2Ac溶液吸收CO的適宜生產(chǎn)條件應(yīng)是           。

          (4)將CH4設(shè)計成燃料電池,其利用率更高,裝置示意如右圖(A、B為多孔性碳棒)。持續(xù)通入甲烷,在標準狀況下,消耗甲烷體積VL。

                   ① O<V≤44.8 L時,電池總反應(yīng)方程式為             ;

                   ② 44.8 L<V≤89.6 L時,負極電極反應(yīng)為             ;

           ③ V=67.2 L時,溶液中離子濃度大小關(guān)系為             。

           

          【答案】

          (1)CH4 (g)+CO2 (g) =2CO (g)+2H2 (g)   △H=+247.4 kJ·mol1(2分)

          (2)②(2分)   選擇CH4不完全燃燒制合成氣時,放出熱量,同時得到的CO、H2物質(zhì)的量之比為1:2,能恰好完全反應(yīng)合成甲醇。(2分)

          (3)低溫、高壓(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】(1)①×2-③即得到CH4 (g)+CO2 (g) =2CO (g)+2H2 (g),所以△H=+247.4 kJ·mol1。

          (2)因為合成氣是混合氣體,而CO和H2生成甲醇的體積比1︰2,在反應(yīng)②中二者的體積恰好是1︰2。

          (3)因為反應(yīng)是體積減小的放熱的可逆反應(yīng),所以適宜的條件是低溫、高壓。

          (4)電解池中的氫氧化鈉是4mol,所以若甲烷恰好是44.8L,即2mol時,生成物恰好是2mol碳酸鈉。若甲烷恰好是89.6L,即4mol時,生成物恰好是4mol碳酸氫鈉。當V=67.2 L,即3mol時,生成物既有碳酸鈉,又有碳酸氫鈉,且物質(zhì)的量分布是1mol和2mol。

           

          練習(xí)冊系列答案
          相關(guān)習(xí)題

          科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

          甲醇被稱為21世紀的新型燃料,甲烷可制成合成氣(CO、H2),再制成甲醇,
          代替日益供應(yīng)緊張的燃油.
          (1)已知:①CH4(g)+H2O (g)=CO (g)+3H2(g)△H1=+206.2kJ?mol-1
          ②CH4(g)+
          12
          O2(g)=CO(g)+2H2(g)△H2=-35.4kJ?mol-1
          ③CH4(g)+2H2O (g)=CO2(g)+4H2(g)△H3=+165.0kJ?mol-1
          CH4(g)與CO2(g)反應(yīng)生成CO(g)和H2(g)的熱化學(xué)方程式為
           

          (2)合成氣中的H2可用于生產(chǎn)NH3,在進入合成塔前常用Cu(NH32Ac溶液來吸收其中的CO,防止合成塔中的催化劑中毒,其反應(yīng)是:
          Cu(NH32Ac+CO+NH3[Cu(NH33]Ac?CO△H<0,Cu(NH32Ac溶液吸收CO的適宜生產(chǎn)條件應(yīng)是
           
          ,該反應(yīng)的△S
           
          0(填“>”、“=”或“<”)
          (3)工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇:
          反應(yīng)A:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1
          反應(yīng)B:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2<0
          ①對于反應(yīng)A,某溫度下,將4mol CO2和12mol H2,充入2L的密閉容器中,充分反應(yīng)達到平衡后,測得c(CO2)=0.5mol?L-1,則該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)
           

          ②對于反應(yīng)B,若容器容積不變,下列措施可提高CO的轉(zhuǎn)化率是
           

          A.降低溫度                              B.增加CO的量
          C.充入He,使體系總壓強增大             D.再充入1mol CO和2mol H2
          (4)某種甲醇-空氣燃料電池是采用鉑作為電極,氫氧化鉀作電解質(zhì)溶液.其工作時負極的電極反應(yīng)式可表示為
           

          (5)用上述堿性甲醇-空氣燃料電池電解硫酸鈉溶液(均為鉑電極),標準狀況下陽極得到VL的氣體,計算消耗甲醇的質(zhì)量為
           
          g.

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