Question

【題目】一定條件下，CH4和CO2都能與H2O形成籠狀結構的水合物晶體，CH4與H2O形成的水合物俗稱“可燃冰”。

（1）“可燃冰”晶體中平均每46個H2O分子構建8個籠，其中6個籠分別容納1個CH4分子，另外2個籠分別容納1個H2O分子，則“可燃冰”平均組成可表示為________(填化學式)。

（2）已知：

CO2(g)+nH2O(l)=CO2·nH2O(s) △H=-57.98kJ·moI-1

CH4(g)+nH2O(l)=CH4·nH2O(s) △H=-54.49kJ·mol-1

反應CO2(g)+CH4·nH2O（s)=CH4（g)+CO2·nH2O(s)的△H=________kJ·mol-1

（3）科學家提出用CO2“置換”CH4開采海底“可燃冰”的設想，提出該設想的理論依據是________。

（4）圖中顯示，CO2·nH2O的生產速率明顯大于 CH4·nH2O釋放出的速率，其原因是________。

（5）利用CO2的弱氧化性，開發了丙烷氧化脫氫制丙烯的新工藝。該工藝可采用鉻的氧化物為催化劑，其反應機理如圖。

①反應(i)的化學方程式為________。

②該工藝可以有效消除催化劑表面的積炭，維持催化劑活性，原因是________。

Answer 1

【答案】CH4·8H2O -3.49 CO2置換 CH4.nH2O（s)的反應△H<0，在一定溫度下可自發進行 CO2·nH2O除置換反應生成外，還存在CO2與H2O結生成CO2·nH2O的反應 3C3H8+2CrO33C3H6+Cr2O3+3H2O 碳與CO2反應生成CO，脫離催化劑表面

【解析】

（1）根據“可燃冰”的晶體結構得到化學式；

（2）由蓋斯定律計算；

（3）根據ΔG=ΔH-TΔS<0，反應可自發進行進行判斷；

（5）①反應ⅰ中反應物為C3H8和CrO3，生成物為C3H6、H2O和Cr2O3；

②由于C能與CO2反應生成CO進行解釋。

（1）由“可燃冰”的晶體結構可知，一個“可燃冰”晶體結構中含有6個CH4分子和48個H2O分子，因此其平均組成可表示是為CH4·8H2O；

（2）由蓋斯定律可得，反應“CO2(g)+CH4·nH2O（s)=CH4（g)+CO2·nH2O(s)”的反應熱ΔH=(-57.98kJ/mol)-(-54.94kJ/mol)=-3.49kJ/mol；

（3）由于該反應的ΔH<0，因此在一定條件下，可滿足ΔH-TΔS<0，反應可自發進行，因此可用CO2置換CH4開采海底“可燃冰”；

（4）由于CO2能與H2O反應生成CO2·nH2O，因此CO2·nH2O的生成速率明顯大于CH4·nH2O的釋放速率；

（5）①由反應機理圖可知，反應ⅰ中反應物為C3H8和CrO3，生成物為C3H6、H2O和Cr2O3，因此該反應的化學方程式為：3C3H8+2CrO3=3C3H6+Cr2O3+3H2O；

②由于C能與CO2反應生成CO，因此該工藝可以有效消除催化劑表面的積炭，維持催化劑的活性。