[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)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的热化学方程式已知: CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) ΔH＝-41kJ·mol-1C(s)+2H2(g)CH4(g) ΔH＝-73kJ·mol-12CO(g)C(s)+CO2(g) � 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

【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）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____________

已知： CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) ΔH＝－41kJ·mol－1

C(s)+2H2(g)CH4(g) ΔH＝－73kJ·mol－1

2CO(g)C(s)+CO2(g) ΔH＝－171kJ·mol－1

（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）天然气的一个重要用途是制取H2，其原理为：CO2(g)＋CH4(g)2CO(g)＋2H2(g)。在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1mol·L－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P1_________P2（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”）。

（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________________。

【答案】CO (g)+3H2(g)CH4(g)+ H2O(g) ΔH＝－203kJ·mol－12NH4HS＋O2＝2NH3·H2O＋2S↓小于大于温度超过250oC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】

（1）①CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) ΔH＝－41kJ·mol－1②C(s)+2H2(g)CH4(g) ΔH＝－73kJ·mol－1 ③2CO(g)C(s)+CO2(g) ΔH＝－171kJ·mol－1；根据盖斯定律，②+③-①可得：CO与H2反应生成CH4和H2O的热化学方程式为CO (g) +3H2(g)CH4(g)+H2O(g) ΔH＝－203kJ·mol－1；综上所述，本题答案是：CO (g)+3H2(g)CH4(g)+ H2O(g) ΔH＝－203kJ·mol－1 。

（2）一定条件下向NH4HS溶液中通入空气，NH4HS能够与空气中的氧气反应得到单质硫从而使吸收液再生，其化学方程式为2NH4HS＋O2＝2NH3·H2O＋2S↓；综上所述，本题答案是：2NH4HS＋O2＝2NH3·H2O＋2S↓。

（3）反应CO2(g)＋CH4(g)2CO(g)＋2H2(g)是一个熵增反应，增大压强，化学平衡向气体分子数减小的逆向进行，平衡转化率减小；而同温条件下，压强P1时的转化率大于压强P2时的转化率，因此压强P1小于P2。压强为P2时，在Y点，由于还未达到平衡状态，反应一直向正向进行着，因此v(正)大于v(逆)；综上所述，本题答案是：小于，大于。

（4）①250~300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是温度超过250oC时，催化剂的催化效率降低；因此本题答案是：温度超过250oC时，催化剂的催化效率降低。

②由于催化剂的催化效率在温度超过250时会降低，因此为了提高CH4的转化率，不能一味的升高温度，而是在催化剂催化效率最大时的温度条件下，采用增大反应压强或增大CO2的浓度的方式来提高CH4的转化率；综上所述，本题答案是：增大反应压强或增大CO2的浓度。

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I．将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气。反应为：C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1

能使化学反应速率加快的措施有________(填序号)。

①升高反应温度 ②增加C的物质的量

③密闭定容容器中充入CO(g) ④随时吸收CO、H2转化为CH3OH

II．工业上用CO生产燃料甲醇，一定条件下发生反应：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）。

（1）图1是表示一定温度下，在体积为2L的密闭容器中加入4mol H2和一定量的CO后，CO和CH3OH（g）的浓度随时间变化情况。从反应开始到平衡，用H2浓度变化表示平均反应速率v（H2）=__________________________；

（2）图2表示该反应进行过程中能量的变化。曲线a表示不使用催化剂时反应的能量变化，曲线b表示使用催化剂后的能量变化。请结合图像解释催化剂加快化学反应速率的原因_____________________，写出该反应的热化学方程式_________________________________，催化剂____________（填“改变”或“不改变”）反应的焓变。