甲烷是天然气的主要成分，是一种重要的清洁能源和化工原料。 (1)用煤制天然气时会...

甲烷是天然气的主要成分，是一种重要的清洁能源和化工原料。

(1)用煤制天然气时会发生多个反应，通过多种途径生成CH4。

已知：C(s)+2H2(g)CH4 △H=-73kJ/mol

2CO(g)C(s)+CO2(g) △H=-171kJ/mol

CO(g)+3H(g)CH4(g)+H2O(g) △H=-203kJ/mol。

写出CO与H2O(g)反应生成H2和CO2的热化学方程式_________________。

(2)天然气中含有H2S杂质，某科研小组用氨水吸收得到NH4HS溶液，已知T℃k(NH3·H2O)=1.74×10-5；k1(H2S)=1.07×10-7，k2(H2S)=1.74×10-13，NH4HS溶液中所含粒子浓度大小关系正确的是_______。

A. c(NH4+)>c(HS-)>c(OH-)>c(H+) B. c(HS-)>c(NH4+)>(S2-)>c(H+)

C. c(NH4+)>c(HS-)>c(H2S)>c(H+) D. c(HS-)>c(S2-)>c(H+)>c(OH-)

(3)工业上常用CH4与水蒸气在一定条件下来制取H2，其原理为：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)

①一定温度时，在一个体积为2L的恒容密闭容器中，加入lnmolCH4和1.4mol水蒸气发生上述反应，5min后达平衡，生成0.2molCO，用H2表示该反应的速率为_________。此反应的平衡常数为_____ (结果保留到小数点后三位)。

②下列说法中能说明此反应达到平衡状态的是_________。

A.体系的压强不再发生变化

B.生成1molCH4的同时消耗3molH2

C.各组分的物质的量浓度不再改变

D.体系的密度不再发生变化

E.反应速率V(CH4):V(H2O)v(CO):v(H2)=1:1:1:3

(4)甲醇水蒸气重整制氢反应：CH3OH(g)+H2O(g)==CO2(g)+3H2(g) △H=+49kJ/mol。某温度下，将[n(H2O):n(CH3OH)]=1：1的原料气充入恒容密闭容器中，初始压强为p1，反应达到平衡时总压强为p2，则平衡时甲醇的转化率为______。

(5)如图所示，直接甲醇燃料电池是质子交换膜燃料电池的一种变种，它直接使用甲醇而勿需预先重整。请写出电池工作时的负极反应式：__________________。

CO(g)+H2O(g)H2(g)+ CO2(g) △H=-41kJ/mol AC 0.06mol/(L·min) 0.011(mol2/L2) AC CH4O-6e-+H2O→6H++CO2 【解析】（1）已知： ①C(s)+2H2(g)CH4(g) ΔH=-73 kJ·mol-1 ②2CO(g)C(s)+CO2(g) ΔH=-171 kJ·mol-1 ③CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g) ΔH=-203 kJ·mol-1 根据盖斯定律可知①+②－③即得到CO与H2O(g)反应生成H2和CO2的热化学方程式为CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)△H＝-41 kJ•mol-1。（2）根据电离平衡常数知，一水合氨电离程度大于硫化氢电离程度，所以NH4HS溶液中铵根离子水解程度小于HS-水解程度，溶液呈碱性，则c(OH-)＞c(H+)，但铵根离子和HS-离子水解程度都较小，所以离子浓度大小顺序是c(NH4+)＞c(HS-)＞c(OH-)＞c(H+)；根据H2S的电离常数可判断HS-离子的水解程度大于其电离程度，所以还存在c(NH4+)＞c(HS-)＞c(H2S)＞c(H+)，答案选AC；（3）①5min后达平衡，生成0.2molCO，则同时生成氢气是0.6mol，浓度是0.3mol/L，因此用H2表示该反应的速率为0.3mol/L÷5min＝0.06 mol·L-1·min-1。平衡时剩余甲烷是0.8mol，水蒸气是1.2mol，因此甲烷、水蒸气、CO和氢气的浓度分别是（mol/L）0.4、0.6、0.1、0.3，此反应的平衡常数为0.1×0.33/0.4×0.6≈0.011。 ②A.正反应体积增大，体系的压强不再发生变化说明反应达到平衡状态，A正确；B.生成1molCH4的同时消耗3molH2均表示逆反应速率，不能说明反应达到平衡状态，B错误；C.各组分的物质的量浓度不再改变说明反应达到平衡状态，C正确；D.密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，体系的密度不再发生变化不能说明反应达到平衡状态，D错误；E.反应速率V(CH4):V(H2O):v(CO):v(H2)=1:1:1:3不能说明反应达到平衡状态，E错误；答案选AC；（4） CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) 起始量（mol） 1 1 0 0 转化量（mol） n n n 3n 平衡量（mol） 1－n 1－n n 3n 则，解得，所以平衡时甲醇的转化率为。（5）甲醇在负极发生失去电子的氧化反应，又因为存在质子交换膜，则负极反应式为CH4O-6e-+H2O＝6H++CO2。

复制答案

考点分析：

相关试题推荐

二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土化合物。以氟碳铈矿(主要含CeCO3F)为原料制备CeO2的一种工艺流程如下：

已知：i.Ce4+能与Fˉ结合成[CeFx](4-x)+，也能与SO42-结合成[CeSO4]2+；

ⅱ.在硫酸体系中Ce4+能被萃取剂[(HA)2]萃取，而Ce3+不能

ⅲ.常温下，Ce2(CO3)3饱和溶液浓度为1.0×10-6mol·L-1。

回答下列问题：

（1）“氧化焙烧”过程中可以加快反应速率和提高原料利用率的方法是__________、__________ (写出2种即可)。

（2）写出“氧化焙烧”产物CeO2与稀H2SO4反应的离子方程式：__________。

（3）“萃取”时存在反应：Ce4++n(HA)2Ce(H2n-4A2n)+4H+。D表示Ce4+分别在有机层中与水层中存在形式的浓度之比(D=)。保持其它条件不变，在起始料液中加入不同量的Na2SO4以改变水层中的c(SO42-)，D随起始料液中c(SO42-)增大而减小的原因是_____________。