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
。
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 。