甲烷廣泛存在于天然氣、沼氣、煤礦坑氣之中,是優(yōu)質(zhì)的氣體燃料,更是制造許多化工產(chǎn)品的重要原料
Ⅰ.制取氫氣
已知:CH
4(g)+H
2O(g)?CO(g)+3H
2(g)△H=+206.2kJ?mol
-1CH
4(g)+CO
2(g)?2CO(g)+2H
2(g)△H=+247.4kJ?mol
-1以甲烷為原料制取氫氣是工業(yè)上常用的制氫方法
(1)請寫出CH
4(g)與H
2O(g)反應(yīng)生成CO
2(g)和H
2(g)的熱化學(xué)方程式
(2)若將0.1molCH
4和0.2molH
2O(g)通入體積為10L的密閉容器里,在一定條件下發(fā)生反應(yīng):CH
4(g)+H
2O?CO(g)+3H
2(g),CH
4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖
①已知100℃時達(dá)到平衡所需的時間為5min,則用H2表示的平均反應(yīng)速率為
②圖中的p
1
p
2(填“<”、“>”或“=”)
(3)若在100℃,p
1壓強(qiáng)下,將xmolCH
4,0.75molH
2O(g)、0.025molCO、0.075molH
2通入體積為10L的密閉容器里,一段時間后達(dá)到平衡時,CH
4的轉(zhuǎn)化率仍為(2)相同,則x=
mol
Ⅱ.制備甲醇
(4)在壓強(qiáng)為0.1Mpa條件下,將amolCO 與3molH
2的混合氣體在催化作用下能自發(fā)反應(yīng)生成甲醇:CO(g)+2H
2(g)?CH
3OH(g)△H<0,若容器容積不變,下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是
A.充入He,使體系總壓強(qiáng)增大
B.在充入1molCO和3molH
2C.升高溫度
D.將CH
3OH(g)從體系中分離出來
E.使用更高效的催化劑
Ⅲ.合成乙酸.
(5)甲烷直接合成乙酸具有重要的理論意義和應(yīng)用價值,光催化反應(yīng)技術(shù)使用CH
4和
(填化學(xué)式)直接合成乙酸,且符合“綠色化學(xué)”的要求(原子利用率100%),若室溫下降amol?L
-1的乙酸溶液和bmol?L
-1,Ba(OH)
2溶液等體積混合,恢復(fù)室溫后2c(Ba
2+)=c(CH
3COO
-),請用含a和b的代數(shù)式表示混合溶液中乙酸的電離平衡常數(shù)K
a=
.