Question

【題目】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）已知：CO（g）+H2O（g）H2（g）+CO2（g）△H=﹣41kJmol﹣1C（s）+2H2（g）CH4（g）△H=﹣73kJmol﹣1
2CO（g）C（s）+CO2（g）△H=﹣171kJmol﹣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 ． 寫出CO與H2反應生成CH4和H2O的熱化學方程式 ．
（2）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，寫出再生反應的化學方程式 ．
（3）用天然氣制取H2的原理為：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0.1molL﹣1的CH4與CO2 ， 在一定條件下發(fā)生反應，測得CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強的關系如下圖1所示，則壓強P1P2（填“大于”或“小于”）；壓強為P2時，在Y點：v（正）v（逆）（填“大于”、“小于”或“等于”）．求Y點對應溫度下的該反應的平衡常數(shù)K= ． （計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（4）以二氧化鈦表面覆蓋CuAl2O4 為催化劑，可以將CH4和CO2直接轉(zhuǎn)化成乙酸．①在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如圖2所示．250～300℃時，溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是 ．
②為了提高該反應中CH4的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是 ．

Answer 1

【答案】
（1）CO（g）+3H2（g） CH4（g）+H2O（g）△H=﹣203kJ?mol﹣1
（2）2NH4HS+O2=2NH3?H2O+2S↓
（3）小于；大于；1.6mol2?L﹣2
（4）溫度超過250°C時，催化劑的催化效率降低；增大反應壓強或增大CO2的濃度
【解析】解：（1）已知：Ⅰ．CO（g）+H2O（g）H2（g）+CO2（g）△H1=﹣41kJmol﹣1Ⅱ．C（s）+2H2（g）CH4（g）△H2=﹣73kJmol﹣1Ⅲ．2CO（g）C（s）+CO2（g）△H3=﹣171kJmol﹣1根據(jù)蓋斯定律，Ⅲ﹣Ⅰ+Ⅱ可得：CO （g）+3H2（g） CH4（g）+H2O（g）△H=﹣203kJmol﹣1 ， 所以答案是：CO （g）+3H2（g） CH4（g）+H2O（g）△H=﹣203kJmol﹣1；（2）氧氣將﹣2價S氧化為S單質(zhì)，反應方程式為：2NH4HS+O2=2NH3H2O+2S↓，所以答案是：2NH4HS+O2=2NH3H2O+2S↓；（3）溫度一定時，增大壓強平衡逆向移動，甲烷的轉(zhuǎn)化率減小，故壓強P1＜P2；Y點甲烷轉(zhuǎn)化率小于同溫同壓下平衡時轉(zhuǎn)化率，故Y點向正反應進行建立平衡，則v（正）＞v（逆；溫度為1100℃，壓強為P2時甲烷的轉(zhuǎn)化率為80%，則平衡時甲烷濃度變化量為0.1molL﹣1×70%=0.07mol，則： CO2（g）+CH4（g）═2CO（g）+2H2（g）
起始濃度（mol/L）：0.1 0.1 0 0
變化濃度（mol/L）：0.07 0.07 0.14 0.14
平衡濃度（mol/L）：0.03 0.03 0.14 0.14
故平衡常數(shù)K=K= = （mol．L）2=1.6 mol2L﹣2 ，
所以答案是：小于；大于；1.6 mol2L﹣2；（4））①由圖可知，該催化劑在250℃左右時催化劑效率最高，溫度超過250℃時，催化劑的催化效率降低，所以溫度升高而乙酸的生成速率降低，故答案：溫度超過250℃時，催化劑的催化效率降低；②提高該反應中CH4的轉(zhuǎn)化率，改變條件應使平衡向正反應方向移動，正反應是氣體體積減小的反應，縮小容器體積增大壓強、增大CO2的濃度，平衡正向移動，反應物轉(zhuǎn)化率增大，所以答案是：增大反應壓強或增大CO2的濃度．
【考點精析】本題主要考查了化學平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征和化學平衡的計算的相關知識點，需要掌握化學平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態(tài)平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）；反應物轉(zhuǎn)化率=轉(zhuǎn)化濃度÷起始濃度×100%=轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量÷起始物質(zhì)的量×100%；產(chǎn)品的產(chǎn)率=實際生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量÷理論上可得到產(chǎn)物的物質(zhì)的量×100%才能正確解答此題．