Question

（14分）甲烷可制成合成氣（CO、H₂），再制成甲醇，代替日益供應緊張的燃油。
已知：①CH₄ (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
③CH­­₄ (g) ＋ 2H₂O (g) ＝CO­₂ (g) ＋4H₂ (g)     △H₃＝+165.0 kJ·mol^－1
（1）CH₄(g)與CO₂ (g)反應生成CO(g)和H₂(g)的熱化學方程式為           。
（2）從原料選擇和能源利用角度，比較方法①和②，為合成甲醇，用甲烷制合成氣的適宜方法為           （填序號），其原因是           。
（3）合成氣中的H₂可用于生產(chǎn)NH₃，在進入合成塔前常用Cu(NH₃)₂Ac溶液來吸收其中的CO，防止合成塔中的催化劑中毒，其反應是：
Cu(NH₃)₂Ac + CO + NH₃ [Cu(NH₃)₃]Ac·CO △H＜0
Cu(NH₃)₂Ac溶液吸收CO的適宜生產(chǎn)條件應是          。
（4）將CH₄設計成燃料電池，其利用率更高，裝置示意如右圖（A、B為多孔性碳棒）。持續(xù)通入甲烷，在標準狀況下，消耗甲烷體積VL。

① O<V≤44.8 L時，電池總反應方程式為            ；
② 44.8 L<V≤89.6 L時，負極電極反應為            ；
③ V="67.2" L時，溶液中離子濃度大小關系為            。

Answer 1

（1）CH₄ (g)＋CO₂ (g) ＝2CO (g)＋2H₂ (g)  △H＝+247.4 kJ·mol^－1（2分）
（2）②（2分）  選擇CH₄不完全燃燒制合成氣時，放出熱量，同時得到的CO、H₂物質的量之比為1：2，能恰好完全反應合成甲醇。（2分）
（3）低溫、高壓（2分）
（4）  ①CH4 + 2O2 + 2KOH ＝K2CO3 + 3H2O      （2分）
②CH₄—8e^—+ 9CO₃^2—+3H₂O ＝10 HCO₃^—      （2分）
③c(K^＋)＞c(HCO₃^－)＞c(CO₃^2－)＞c(OH^—)＞c(H⁺) （2分）

解析