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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)科学家用氮化镓材料与铜组装如图1的人工光合系统,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
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更新时间:2024-03-29 22:22:56
问题描述:

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)科学家用氮化镓材料与铜组装如图1的人工光合系统,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”).

(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).

①该反应的平衡常数表达式为___.

②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图2所示,则压强P1___P2(填“>”或“<”);压强为P2时,在Y点:v(正)___v(逆)(填“>”、“<”或“=”).

施坚强回答:
  (1)①由电池装置图可知,Cu电极上二氧化碳得电子生成甲烷,则Cu电极上的电极反应为: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,由于氢氧化钠不能提供质子,应选用硫酸,所以选用硫酸,故答案为:硫酸;   (2)H2S杂质常用氨水吸收,产物为NH4HS,吸收液为氨水,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,即反应过程中生成一水合氨,依据原子守恒和电子守恒配平书写化学方程式为:2NH4HS+O2 一定条件 .
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