天然气是一种重要的清洁能源和化工原料，其主要成分为甲烷．（1）工业上可用煤制天然气，生产过程中有多种途径生成CH4．写出CO与H2反应生成CH4和H2O的热化学方程式已知：CO（g）+H2O（g

Question

天然气是一种重要的清洁能源和化工原料，其主要成分为甲烷．
（1）工业上可用煤制天然气，生产过程中有多种途径生成CH₄．
写出CO与H₂反应生成CH₄和H₂O的热化学方程式___
已知：CO（g）+H₂O（g）⇌H₂（g）+CO₂（g）△H=-41kJ•mol^-1
C（s）+2H₂（g）⇌CH₄（g）△H=-73kJ•mol^-1
2CO（g）⇌C（s）+CO₂（g）△H=-171kJ•mol^-1
（2）天然气中的H₂S杂质常用氨水吸收，产物为NH₄HS．一定条件下向NH₄HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式___．
（3）天然气的一个重要用途是制取H₂，其原理为：CO₂（g）+CH₄（g）═2CO（g）+2H₂（g）．
在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1mol•L^-1的CH₄与CO₂，在一定条件下发生
反应，测得CH₄的平衡转化率与温度及压强的关系如下图1所示，则压强P₁___P₂（填“大于”或“小于”）；压强为P₂时，在Y点：v（正）___v（逆）（填“大于”、“小于”或“等于”）． 求Y点对应温度下的该反应的平衡常数K=___．（计算结果保留两位有效数字）

（4）以二氧化钛表面覆盖CuAl₂O₄ 为催化剂，可以将CH₄ 和CO₂直接转化成乙酸．
①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图2所示．250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是___．
②为了提高该反应中CH₄的转化率，可以采取的措施是___．

Answer 1

（1）已知：①CO（g）+H₂O（g）⇌H₂（g）+CO₂（g）△H=-41kJ•mol^-1
②C（s）+2H₂（g）⇌CH₄（g）△H=-73kJ•mol^-1
③2CO（g）⇌C（s）+CO₂（g）△H=-171kJ•mol^-1
根据盖斯定律，②+③-①得：CO（g）+3H₂（g）=CH₄（g）+H₂O（g）△H=-203kJ•mol^-1，
故答案为：CO₂（g）+4H₂（g）=CH₄（g）+2H₂O（g）△H=-203kJ•mol^-1；
（2）NH₄HS中硫元素为-2价，具有还原性能被氧气氧化为硫单质，则一定条件下向NH₄HS溶液中通入空气，得到单质硫和氨水，则反应方程式为：2NH₄HS+O₂=2NH₃•H₂O+2S↓，
故答案为：2NH₄HS+O₂=2NH₃•H₂O+2S↓；
（3）该反应正向为体积增大的方向，压强越大，CH₄的转化率越小，已知相同温度下，P₁条件下的转化率大于P₂，则P₁小于P₂，压强为P₂时，在Y点反应未达到平衡，则反应正向移动，所以v（正）大于v（逆）；
在Y点对应温度下的甲烷的平衡转化率为80%，则
                      CO₂（g）+CH₄（g）⇌2CO（g）+2H₂（g）
起始（mol/L） 0.1            0.1              0              0
转化（mol/L）0.08           0.08            0.16           0.16              
平衡（mol/L）0.02           0.02             0.16          0.16
所以平衡常数K=(0.162×0.162)/(0.02×0.02)=1.6；
故答案为：小于；大于；1.6；
（4）①由于250℃是Cu₂Al₂O₄催化剂的活性温度，所以在250℃时催化剂活性最大，反应速率大，温度250～300℃时，催化剂的活性降低，使催化效率下降，
故答案为：温度高于250℃时，催化剂的活性降低，使催化效率下降；
②平衡正向移动，CH₄转化率增大，增大CO₂的浓度或及时分离出乙酸，平衡正向移动，
故答案为：增大CO₂的浓度或及时分离出乙酸．