Question

【題目】天然氣是一種重要的清潔能源和化工原料，其主要成分為甲烷。

(1)工業(yè)上可用煤制天然氣，生產(chǎn)過程中有多種途徑生成

①寫出與反應(yīng)生成和的熱化學(xué)方程式 ______。

已知：，

，

②科學(xué)家用氮化鎵材料與銅組裝如圖的人工光合系統(tǒng)，利用該裝置成功地實(shí)現(xiàn)了以和合成

寫出銅電極表面的電極反應(yīng)式 ______ 。為提高該人工光合系統(tǒng)的工作效率，可向裝置中加入少量 ______ 選填“鹽酸”或“硫酸”。

③另一生成的途徑是，某溫度下，將和充入10L的密閉容器內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，平衡時(shí)的轉(zhuǎn)化率為，求此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù) ______ 計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字。

(2)天然氣中的雜質(zhì)常用氨水吸收，產(chǎn)物為，一定條件下向溶液中通入空氣，得到單質(zhì)硫并使吸收液再生，寫出再生反應(yīng)的化學(xué)方程式 ______。

(3)天然氣的一個(gè)重要用途是制取，其原理為：。在密閉容器中通入物質(zhì)的量濃度均為的與，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，測得的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示，則壓強(qiáng) ______ (填“大于”或“小于”；壓強(qiáng)為時(shí)，在y點(diǎn)：v(正) ______ v(逆)（填“大于”、“小于”或“等于”）。

(4)天然氣也可重整生產(chǎn)化工原料，最近科學(xué)家們利用天然氣無氧催化重整獲得芳香烴由質(zhì)譜分析得X的相對分子質(zhì)量為106，其核磁共振氫譜如圖，則X的結(jié)構(gòu)簡式為 ______。

Answer 1

【答案】 硫酸 小于 大于

【解析】

(1)①根據(jù)蓋斯定律書寫目標(biāo)熱化學(xué)方程式；

②由電池裝置圖可知，Cu上二氧化碳得電子生成甲烷；根據(jù)酸的揮發(fā)性分析；

③計(jì)算平衡時(shí)氫氣濃度變化量，利用三段式計(jì)算平衡時(shí)各組分濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算；

(2)中硫元素為價(jià)，具有還原性能被氧氣氧化為硫單質(zhì)，同時(shí)可使吸收液再生，則生成氨水；

(3)該反應(yīng)正向?yàn)闅怏w體積增大的反應(yīng)，壓強(qiáng)越大，的轉(zhuǎn)化率越小；壓強(qiáng)為時(shí)，在y點(diǎn)反應(yīng)未達(dá)到平衡，反應(yīng)正向進(jìn)行；

(4)已知X的相對分子質(zhì)量為106，設(shè)其分子式為，由可知，，再根據(jù)質(zhì)譜圖中有2個(gè)峰，判斷分子中含有2種環(huán)境的H。

(1)①已知：①，

②，

③，

根據(jù)蓋斯定律，②+③-①×2得：，故答案為：；

②由電池裝置圖可知，Cu上二氧化碳得電子生成甲烷，則Cu電極上的電極反應(yīng)為：；可向裝置中加入少量的酸作電解質(zhì)，由于鹽酸易揮發(fā)，生成的甲烷中會(huì)混有HCl氣體，所以選用硫酸，不用鹽酸，故答案為：；硫酸；

③平衡時(shí)的轉(zhuǎn)化率為，參加反應(yīng)氫氣的物質(zhì)的量，故氫氣的濃度變化量，則可列出三段式（單位為mol/L）：

故平衡常數(shù)，故答案為：；

(2)已知天然氣中的雜質(zhì)常用氨水吸收，產(chǎn)物為，一定條件下向溶液中通入空氣，得到單質(zhì)硫并使吸收液再生，由此可知，中硫元素為價(jià)，具有還原性能被氧氣氧化為硫單質(zhì)，同時(shí)反應(yīng)生成氨水，則反應(yīng)方程式為：，故答案為：；

(3)該反應(yīng)正向?yàn)闅怏w體積增大的反應(yīng)，壓強(qiáng)越大，的轉(zhuǎn)化率越小，已知相同溫度下，條件下的轉(zhuǎn)化率大于，則小于；壓強(qiáng)為時(shí)，在y點(diǎn)反應(yīng)未達(dá)到平衡，且此時(shí)甲烷的轉(zhuǎn)化率小于平衡轉(zhuǎn)化率，則應(yīng)反應(yīng)正向進(jìn)行，所以v(正)大于v(逆)，故答案為：小于；大于；

(4)芳香烴X，已知X的相對分子質(zhì)量為106，設(shè)其分子式為，由可知，，該分子中含有一個(gè)苯環(huán)，另外還有2個(gè)C原子，再根據(jù)質(zhì)譜圖中有2個(gè)峰，可知分子中含有2種環(huán)境的H，則分子結(jié)構(gòu)對稱，所以其結(jié)構(gòu)簡式為，故答案為：。