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：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

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

（2）天然气中的少量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）用盐酸作甲醇燃料电池的电解质正在成为热点课题。甲醇可以用一氧化碳与氢气反应生成（催化剂为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

则 CO(g) +2H2(g) CH3OH(g) △H = ______。

若将生成的CH3OH与盐酸、氧气构成燃料电池，则燃料电池的负极反应式为__________。

（4）天然气也可重整生产化工原料，最近科学家们利用天然气无氧催化重整获得芳香烃X。由质谱分析得X的相对分子质量为l06，其核磁共振氢谱如图2所示，则X的结构简式为_________。

（5）科学家用氮化镓材料与铜组装如右图所示人工光合系统，利用该装置成功地实现了以CO2和H2O合成CH4。

①写出铜电极表面的电极反应式_________。

②为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量_______（选填“盐酸”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）根据盖斯定律解答。

（2）NH4HS中硫元素为-2价，具有还原性，能被氧气氧化为硫单质，则在一定条件下，向NH4HS溶液中通入空气，得到单质硫和氨水。

（3）根据盖斯定律解答。

（4）设其分子式为CxHy，由106/12可知，x=8，y=10，说明分子中含有一个苯环，另外含有2个C原子，再根据质谱图中有2个峰，可知分子中含有2种环境的H，则分子结构对称。

（5）①由电池装置图可知，铜电极上二氧化碳得电子生成甲烷。

②可向装置中加入少量的酸作电解质，由于盐酸易挥发，生成的甲烷中会混有氯化氢气体，应选用硫酸。

（1）根据盖斯定律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，则CO2(g)＋CH4(g)===2CO(g)＋2H2(g)的H＝ΔH1+2ΔH2－2ΔH3，故答案为：ΔH1+2ΔH2－2ΔH3。

（2）NH4HS中硫元素为-2价，具有还原性，能被氧气氧化为硫单质，则在一定条件下，向NH4HS溶液中通入空气，得到单质硫和氨水，则反应的方程式为：2NH4HS＋O2===2NH3·H2O＋2S↓，故答案为：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，

根据盖斯定律：（①-2×②）×1/2得到热化学方程式为：CO(g) +2H2(g) CH3OH(g) △H=-100.1kJ/mol，若将生成的CH3OH与盐酸、氧气构成燃料电池，则燃料电池的负极反应为甲醇燃烧失电子生成二氧化碳，负极反应式为：CH3OH+H2O—6e—=CO2+6H+，故答案为：-100.1kJ/mol；CH3OH+H2O—6e—=CO2+6H+。

（4）芳香烃X，已知X的相对分子质量为l06，设其分子式为CxHy，由106/12可知，x=8，y=10，说明分子中含有一个苯环，另外含有2个C原子，再根据质谱图中有2个峰，可知分子中含有2种环境的H，则分子结构对称，所以其结构简式为，故答案为：。

（5）①由电池装置图可知，铜电极上二氧化碳得电子生成甲烷，则铜电极表面的电极反应式为：CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O，故答案为：CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O 。

②可向装置中加入少量的酸作电解质，由于盐酸易挥发，生成的甲烷中会混有氯化氢气体，应选用硫酸，故答案为：硫酸。