海底蕴藏着大量的“可燃冰”。用甲烷制水煤气（CO、H2），再合成甲醇来代替日益供应紧张的燃油。已知：① CH4(g)＋H2O (g)＝CO... _满分5

海底蕴藏着大量的“可燃冰”。用甲烷制水煤气（CO、H₂），再合成甲醇来代替日益供应紧张的燃油。

已知：① CH₄(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

③ CH₄ (g)＋2H₂O (g)＝CO₂ (g)＋4H₂ (g) △H₃＝+165.0 kJ·mol^-1

（1）CH₄(g)与CO₂ (g)反应生成CO(g)和H₂(g)的热化学方程式为。

（2）从原料、能源利用的角度，分析反应②作为合成甲醇更适宜方法的原因是。

（3）水煤气中的H₂可用于生产NH₃，在进入合成塔前常用[Cu(NH₃)₂]Ac溶液来吸收其中的CO，防止合成塔中的催化剂中毒，其反应是： [Cu(NH₃)₂]Ac + CO + NH₃ [Cu(NH₃)₃]Ac·CO △H＜0

[Cu(NH₃)₂]Ac溶液吸收CO的适宜生产条件应是。

（4）将CH₄设计成燃料电池，其利用率更高，装置示意如下图（A、B为多孔性石墨棒）。持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷体积VL。0＜V≤44.8 L时，电池总反应方程式为。

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② 44.8 L＜V≤89.6 L时，负极电极反应为。

③ V=67.2 L时，溶液中离子浓度大小关系为。

答案：

（1）CH4 (g)＋CO2 (g) ＝2CO (g)＋2H2 (g) △H＝+247.4 kJ·mol－1（2）反应②是放热反应，可节省能源；同时制得的CO与H2物质的量之比为1:2，能恰好反应合成甲醇，符合绿色化学的“原子经济”原则。（3）低温、高压（4） ①CH4 + 2O2 + 2KOH ＝K2CO3 + 3H2O ②CH4—8e－+ 9CO32-+3H2O ＝10HCO3-③c(K＋)＞c(HCO3-)＞c(CO32-)＞c(OH－)＞c(H+) 【解析】试题分析：（1）根据盖斯定律可知，①×2-③可得CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g），所以其△H=[（+206.2）×2-（+165.0）]kJ•mol-1=+247.4 kJ•mol-1，所以CH4（g）与CO2（g）反应生成CO（g）和H2（g）的热化学方程式为CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）△H=+247.4 kJ•mol-1 （2）从能量角度比较，①是吸热反应，需要消耗更多能量，②是放热反应，不需要太多能量；从原子利用率角度，由于CO+2H2→CH3OH，①的产物中氢原子不可能全部变为CH3OH，而②的产物中所有原子都可能全部变为CH3OH；因此选②，甲烷不完全燃烧制合成气时放出热量，还得到物质的量之比为1：2的CO和H2的混合气体，能恰好完全反应生成甲醇（3）已知正反应是气态物质体积减小的放热反应，因此采用降低温度、增大压强能使平衡右移，提高CO的转化率，故答案为：低温、高压（4）（4）n（KOH）=2mol/L×2L=4mol，可能先后发生反应①CH4+2O2→CO2+2H2O、②CO2+2KOH=K2CO3+H2O、③K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3；①当0＜V≤44.8 L时，0＜n（CH4）≤2mol，则0＜n（CO2）≤2mol，只发生反应①②，且KOH过量，则电池总反应式为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，故答案为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O；②当44.8 L＜V≤89.6 L，2mol＜n（CH4）≤4mol，则2mol＜n（CO2）≤4mol，发生反应①②③，得到K2CO3和KHCO3溶液，则负极反应式为CH4-8e-+9CO32-+3H2O=10HCO3-，故答案为：CH4-8e-+9CO32-+3H2O=10 HCO3-；③当V=67.2 L时，n（CH4）=3mol，n（CO2）=3mol，则电池总反应式为3CH4+6O2+4KOH=K2CO3+2KHCO3+7H2O，则得到1molK2CO3和2molKHCO3的溶液，则c（K+）＞c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（H+），故答案为：c（K+）＞c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（H+）考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算；化学电源新型电池

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（1）①和⑥的作用是。

（2）装置②中，生成需由装置③除去的物质的离子方程式为。

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