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：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) H1

CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) H2

2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) H3

則CO2(g)＋CH4(g)===2CO(g)＋2H2(g)的H＝____________。

（2）天然氣中的少量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）用鹽酸作甲醇燃料電池的電解質(zhì)正在成為熱點(diǎn)課題。甲醇可以用一氧化碳與氫氣反應(yīng)生成（催化劑為Cu2O/ZnO)。已知：2CO(g) +O2(g) 2CO2(g) △H = -566 kJ mol-1

CH3OH(g)+O2(g) CO2(g) +2H2(g) △H = -182.9 kJ mol-1

則 CO(g) +2H2(g) CH3OH(g) △H = ______。

若將生成的CH3OH與鹽酸、氧氣構(gòu)成燃料電池，則燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為__________。

（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l06，其核磁共振氫譜如圖2所示，則X的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_________。

（5）科學(xué)家用氮化鎵材料與銅組裝如右圖所示人工光合系統(tǒng)，利用該裝置成功地實(shí)現(xiàn)了以CO2和H2O合成CH4。

①寫出銅電極表面的電極反應(yīng)式_________。

②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”）。

Answer 1

【答案】ΔH1+2ΔH2－2ΔH3 2NH4HS＋O2===2NH3·H2O＋2S↓ -100.1kJ/mol CH3OH+H2O—6e—=CO2+6H+ CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O 硫酸

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律解答。

（2）NH4HS中硫元素為-2價(jià)，具有還原性，能被氧氣氧化為硫單質(zhì)，則在一定條件下，向NH4HS溶液中通入空氣，得到單質(zhì)硫和氨水。

（3）根據(jù)蓋斯定律解答。

（4）設(shè)其分子式為CxHy，由106/12可知，x=8，y=10，說明分子中含有一個(gè)苯環(huán)，另外含有2個(gè)C原子，再根據(jù)質(zhì)譜圖中有2個(gè)峰，可知分子中含有2種環(huán)境的H，則分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱。

（5）①由電池裝置圖可知，銅電極上二氧化碳得電子生成甲烷。

②可向裝置中加入少量的酸作電解質(zhì)，由于鹽酸易揮發(fā)，生成的甲烷中會(huì)混有氯化氫氣體，應(yīng)選用硫酸。

（1）根據(jù)蓋斯定律①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) H1

②CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) H2

③2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) H3

①+2×②—2×③，則CO2(g)＋CH4(g)===2CO(g)＋2H2(g)的H＝ΔH1+2ΔH2－2ΔH3，故答案為：ΔH1+2ΔH2－2ΔH3。

（2）NH4HS中硫元素為-2價(jià)，具有還原性，能被氧氣氧化為硫單質(zhì)，則在一定條件下，向NH4HS溶液中通入空氣，得到單質(zhì)硫和氨水，則反應(yīng)的方程式為：2NH4HS＋O2===2NH3·H2O＋2S↓，故答案為：2NH4HS＋O2===2NH3·H2O＋2S↓。

（3）①2CO(g) +O2(g) 2CO2(g) △H = -566 kJ mol-1

②CH3OH(g)+ O2(g) CO2(g) +2H2(g) △H = -182.9 kJ mol-1，

根據(jù)蓋斯定律：（①-2×②）×1/2得到熱化學(xué)方程式為：CO(g) +2H2(g) CH3OH(g) △H=-100.1kJ/mol，若將生成的CH3OH與鹽酸、氧氣構(gòu)成燃料電池，則燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為甲醇燃燒失電子生成二氧化碳，負(fù)極反應(yīng)式為：CH3OH+H2O—6e—=CO2+6H+，故答案為：-100.1kJ/mol；CH3OH+H2O—6e—=CO2+6H+。

（4）芳香烴X，已知X的相對(duì)分子質(zhì)量為l06，設(shè)其分子式為CxHy，由106/12可知，x=8，y=10，說明分子中含有一個(gè)苯環(huán)，另外含有2個(gè)C原子，再根據(jù)質(zhì)譜圖中有2個(gè)峰，可知分子中含有2種環(huán)境的H，則分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱，所以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，故答案為：。

（5）①由電池裝置圖可知，銅電極上二氧化碳得電子生成甲烷，則銅電極表面的電極反應(yīng)式為：CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O，故答案為：CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O 。

②可向裝置中加入少量的酸作電解質(zhì)，由于鹽酸易揮發(fā)，生成的甲烷中會(huì)混有氯化氫氣體，應(yīng)選用硫酸，故答案為：硫酸。