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。

已知：,則反應______ 。

天然氣的一個重要用途是制取，其原理為：。一定條件下，在密閉容器中，通入物質的量濃度均為的與，在發生反應時，測得的平衡轉化率與溫度及壓強的關系如圖1所示，

該反應的平衡常數表達式為______ 。

壓強 ______ 填“大于”或“小于”；壓強為時，在Y點：正 ______ 逆填“大于“、“小于”或“等于“。

天然氣中的少量雜質常用氨水吸收，產物為。一定條件下向溶液中通入空氣，得到單質硫并使吸收液再生，寫出再生反應的化學方程式為______ 。

工業上又常將從天然氣分離出的，在高溫下分解生成硫蒸氣和，若反應在不同溫度下達到平衡時，混合氣體中各組分的體積分數如圖2所示，在高溫下分解反應的化學方程式為______ 。

科學家用氮化鎵材料與銅組裝如圖3的人工光合系統，利用該裝置成功地實現了以和合成。

寫出銅電極表面的電極反應式為______ 。

為提高該人工光合系統的工作效率，可向裝置中加入少量______ 選填“鹽酸”或“硫酸”。

Answer 1

【答案】 小于 大于 硫酸

【解析】

(1)根據蓋斯定律分析解答；(2)①根據化學平衡常數表達的意義書寫，利用生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應物平衡濃度冪次方乘積得到；②該反應正向為體積增大的方向，壓強越大，CH4的轉化率越小；壓強為P2時, 在Y點反應未達到平衡，則反應正向移動；(3) NH4HS中硫元素為-2價，具有還原性能被氧氣氧化為硫單質；
(4)根據題意知該反應是可逆反應，反應物是硫化氫，根據圖象知，生成物中含有S元素的物質是氫氣的一半，則生成物是S2和H2，再結合反應條件書寫方程式；(5)①由電池裝置圖可知，Cu上二氧化碳得電子生成甲烷；②根據酸的揮發性分析。

根據蓋斯定律：；；，則反應，故答案為：；

已知，其平衡常數表達式是，

故答案為：；

該反應正向為體積增大的方向，壓強越大，的轉化率越小，已知相同溫度下，條件下的轉化率大于，則小于；壓強為時，在Y點反應未達到平衡，則反應正向移動，所以正大于逆，故答案為：小于；大于；

中硫元素為價，具有還原性能被氧氣氧化為硫單質，則一定條件下向溶液中通入空氣，得到單質硫和氨水，則反應方程式為：，故答案為：；

根據題意知，反應物是硫化氫，根據圖象知，在高溫條件下分解，生成的兩種產物的體積分數逐漸增大；且圖中兩種產物的體積分數大小比值約為。再由的組成可知生成的的量更大，設在高溫條件下分解的關系式為，依據H元素守恒可得，再由S元素守恒知。由圖可知該反應未進行完全，應為可逆反應，故H在高溫條件下分解的化學方程式為；故答案為：；

由電池裝置圖可知，Cu上二氧化碳得電子生成甲烷，則Cu電極上的電極反應為：，故答案為：；

可向裝置中加入少量的酸作電解質，由于鹽酸易揮發，生成的甲烷中會混有HCl氣體，而且氯離子可能在陽極放電生成氯氣，所以選用硫酸，不用鹽酸，故答案為：硫酸。