Question

【题目】天然气是一种重要的清洁能源和化工原料，其主要成分为甲烷．
（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
工业上可用煤制天然气，生产过程中有多种途径生成CH4 ． 写出CO与H2反应生成CH4和H2O的热化学方程式 ．
（2）天然气中的H2S杂质常用氨水吸收，产物为NH4HS．一定条件下向NH4HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式 ．
（3）用天然气制取H2的原理为：CO2（g）+CH4（g）2CO（g）+2H2（g）．在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1molL﹣1的CH4与CO2 ， 在一定条件下发生反应，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如下图1所示，则压强P1P2（填“大于”或“小于”）；压强为P2时，在Y点：v（正）v（逆）（填“大于”、“小于”或“等于”）．求Y点对应温度下的该反应的平衡常数K= ． （计算结果保留两位有效数字）
（4）以二氧化钛表面覆盖CuAl2O4 为催化剂，可以将CH4和CO2直接转化成乙酸．①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图2所示．250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是 ．
②为了提高该反应中CH4的转化率，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）温度超过250°C时，催化剂的催化效率降低；增大反应压强或增大CO2的浓度
【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根据盖斯定律，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）氧气将﹣2价S氧化为S单质，反应方程式为：2NH4HS+O2=2NH3H2O+2S↓，所以答案是：2NH4HS+O2=2NH3H2O+2S↓；（3）温度一定时，增大压强平衡逆向移动，甲烷的转化率减小，故压强P1＜P2；Y点甲烷转化率小于同温同压下平衡时转化率，故Y点向正反应进行建立平衡，则v（正）＞v（逆；温度为1100℃，压强为P2时甲烷的转化率为80%，则平衡时甲烷浓度变化量为0.1molL﹣1×70%=0.07mol，则： CO2（g）+CH4（g）═2CO（g）+2H2（g）
起始浓度（mol/L）：0.1 0.1 0 0
变化浓度（mol/L）：0.07 0.07 0.14 0.14
平衡浓度（mol/L）：0.03 0.03 0.14 0.14
故平衡常数K=K= = （mol．L）2=1.6 mol2L﹣2 ，
所以答案是：小于；大于；1.6 mol2L﹣2；（4））①由图可知，该催化剂在250℃左右时催化剂效率最高，温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低，所以温度升高而乙酸的生成速率降低，故答案：温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低；②提高该反应中CH4的转化率，改变条件应使平衡向正反应方向移动，正反应是气体体积减小的反应，缩小容器体积增大压强、增大CO2的浓度，平衡正向移动，反应物转化率增大，所以答案是：增大反应压强或增大CO2的浓度．
【考点精析】本题主要考查了化学平衡状态本质及特征和化学平衡的计算的相关知识点，需要掌握化学平衡状态的特征：“等”即 V正=V逆>0；“动”即是动态平衡，平衡时反应仍在进行；“定”即反应混合物中各组分百分含量不变；“变”即条件改变，平衡被打破，并在新的条件下建立新的化学平衡；与途径无关，外界条件不变，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态（等效）；反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%；产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%才能正确解答此题．