时间:2016-12-24 23:48:36
填空题 甲烷可制成合成气（CO、H2），再制成甲醇，代替日益供应紧张的燃油。
已知：①CH4 (g) ＋ H2O (g)= CO (g)＋3H2 (g) △H1=+206.2kJ·mol－1
② CH4（g）＋
O2（g）=CO（g）＋2H2（g） △H2=－35.4 kJ·mol－1
③CH4 (g) ＋ 2H2O (g) =CO2 (g) ＋4H2 (g) △H3="+165.0" kJ·mol－1
（1）CH4(g)与CO2 (g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为 。
（2）从原料选择和能源利用角度，比较方法①和②，为合成甲醇，用甲烷制合成气的适宜方法为 （填序号），其原因是 ; 。
（3）合成气中的H2可用于生产NH3，在进入合成塔前常用Cu(NH3)2Ac溶液来吸收其中的CO，防止合成塔中的催化剂中毒，其反应是：
Cu(NH3)2Ac + CO + NH3
[Cu(NH3)3]Ac·CO △H＜0
Cu(NH3)2Ac溶液吸收CO的适宜生产条件应是 。
（4）将CH4设计成燃料电池，其利用率更高，装置示意如右图（A、B为多孔性碳棒）。持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷体积VL。
① 0<V≤44.8 L时，电池总反应方程式为 ；
② 44.8 L<V≤89.6 L时，负极电极反应为 ；
③ V="67.2" L时，溶液中离子浓度大小关系为 。
填空题 甲烷可制成合成气（CO、H2），再制成甲醇，代替日益供应紧张的燃油。
已知：①CH4 (g) ＋ H2O (g)= CO (g)＋3H2 (g) △H1=+206.2kJ·mol－1
② CH4（g）＋O2（g）=CO（g）＋2H2（g） △H2=－35.4 kJ·mol－1
③CH4 (g) ＋ 2H2O (g) =CO2 (g) ＋4H2 (g) △H3="+165.0" kJ·mol－1
（1）CH4(g)与CO2 (g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为 。
（2）从原料选择和能源利用角度，比较方法①和②，为合成甲醇，用甲烷制合成气的适宜方法为 （填序号），其原因是 。
（3）合成气中的H2可用于生产NH3，在进入合成塔前常用Cu(NH3)2Ac溶液来吸收其中的CO，防止合成塔中的催化剂中毒，其反应是：
Cu(NH3)2Ac + CO + NH3 [Cu(NH3)3]Ac·CO △H＜0
Cu(NH3)2Ac溶液吸收CO的适宜生产条件应是 。
（4）将CH4设计成燃料电池，其利用率更高，装置示意如右图（A、B为多孔性碳棒）。持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷体积VL。
① 0<V≤44.8 L时，电池总反应方程式为 ；
② 44.8 L<V≤89.6 L时，负极电极反应为 ；
③ V="67.2" L时，溶液中离子浓度大小关系为 。
本题答案：（14分）（1）CH4 (g)+CO2 (g)=2CO (g
本题解析：
试题分析：（1）根据盖斯定律，①×2—③可约去H2O(g)，则CH4(g)+CO2 (g)=2CO(g)+2H2(g)的△H=①的△H×2—③的△H=[（+206.2）×2—（+165.0）] kJ·mol－1="+247.4" kJ·mol－1；（2）从能量角度比较，①是吸热反应，需要消耗更多能量，②是放热反应，不需要太多能量；从原子利用率角度，由于CO+2H2→CH3OH，①的产物中氢原子不可能全部变为CH3OH，而②的产物中所有原子都可能全部变为CH3OH；因此选②，甲烷不完全燃烧制合成气时放出热量，还得到物质的量之比为1∶2的CO和H2的混合气体，能恰好完全反应生成甲醇；（3）由于正反应是气态物质体积减小的放热反应，因此采用降低温度、增大压强能使平衡右移，提高CO的转化率，防止催化剂中毒；（4）n(KOH)=2mol/L×2L=4mol，可能先后发生反应①CH4+2O2→CO2+2H2O、②CO2+2KOH=K2CO3+H2O、③K2CO3+CO2+H2O =2KHCO3；当0<V≤44.8 L时，0<n(CH4)≤2mol，则0<n(CO2)≤2mol，只发生反应①②，且KOH过量，则电池总反应式为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，负极反应式为CH4—8e—+10OH—=CO32—+7H2O；当44.8 L<V≤89.6 L，2mol <n(CH4)≤4mol，则2mol <n(CO2)≤4mol，发生反应①②③，得到K2CO3和KHCO3溶液，则负极反应式为CH4—8e—+ 9CO32—+3H2O =10HCO3—；当V="67.2" L时，n(CH4)=3mol，n(CO2)=3mol，则电池总反应式为3CH4+6O2+4KOH=K2CO3+2KHCO3+7H2O，则得到1mol K2CO3和2mol KHCO3的溶液，则c(K＋)＞c(HCO3－)＞c(CO32－)＞c(OH－)＞c(H+)。
考点：考查化学反应运力，涉及运用盖斯定律计算焓变、热 化学方程式的书写、评价物质合成方案、影响化学平衡的因素、燃料电池、溶液中离子浓度大小关系等重要考点。
本题所属考点：【常见的化学电源】
本题难易程度：【一般】