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    （14分）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：① CH4 (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

    ③ CH­­4 (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 O<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             。

     

    【答案】

    （1）CH4 (g)＋CO2 (g) ＝2CO (g)＋2H2 (g)   △H＝+247.4 kJ·mol－1（2分）

    （2）②（2分）   选择CH4不完全燃烧制合成气时，放出热量，同时得到的CO、H2物质的量之比为1：2，能恰好完全反应合成甲醇。（2分）

    （3）低温、高压（2分）

    （4）   ①CH4 + 2O2 + 2KOH ＝K2CO3 + 3H2O       （2分）

    ②CH4—8e—+ 9CO32—+3H2O ＝10 HCO3—       （2分）

    ③c(K＋)＞c(HCO3－)＞c(CO32－)＞c(OH—)＞c(H+) （2分）

    【解析】（1）①×2－③即得到CH4 (g)＋CO2 (g) ＝2CO (g)＋2H2 (g)，所以△H＝+247.4 kJ·mol－1。

    （2）因为合成气是混合气体，而CO和H2生成甲醇的体积比1︰2，在反应②中二者的体积恰好是1︰2。

    （3）因为反应是体积减小的放热的可逆反应，所以适宜的条件是低温、高压。

    （4）电解池中的氢氧化钠是4mol，所以若甲烷恰好是44.8L，即2mol时，生成物恰好是2mol碳酸钠。若甲烷恰好是89.6L，即4mol时，生成物恰好是4mol碳酸氢钠。当V=67.2 L，即3mol时，生成物既有碳酸钠，又有碳酸氢钠，且物质的量分布是1mol和2mol。

     

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    甲醇被称为21世纪的新型燃料，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．
    （1）已知：①CH4（g）+H2O （g）=CO （g）+3H2（g）△H1=+206.2kJ?mol-1
    ②CH4（g）+
    12
    O2（g）=CO（g）+2H2（g）△H2=-35.4kJ?mol-1
    ③CH4（g）+2H2O （g）=CO2（g）+4H2（g）△H3=+165.0kJ?mol-1
    CH4（g）与CO2（g）反应生成CO（g）和H2（g）的热化学方程式为
     
    ．
    （2）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
     
    ，该反应的△S
     
    0（填“＞”、“=”或“＜”）
    （3）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
    反应A：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H1
    反应B：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H2＜0
    ①对于反应A，某温度下，将4mol CO2和12mol H2，充入2L的密闭容器中，充分反应达到平衡后，测得c（CO2）=0.5mol?L-1，则该温度下该反应的平衡常数
     

    ②对于反应B，若容器容积不变，下列措施可提高CO的转化率是
     

    A．降低温度                              B．增加CO的量
    C．充入He，使体系总压强增大             D．再充入1mol CO和2mol H2
    （4）某种甲醇-空气燃料电池是采用铂作为电极，氢氧化钾作电解质溶液．其工作时负极的电极反应式可表示为
     

    （5）用上述碱性甲醇-空气燃料电池电解硫酸钠溶液（均为铂电极），标准状况下阳极得到VL的气体，计算消耗甲醇的质量为
     
    g．

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