(14分)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。下图为以天然气为原料制备化工产品的工艺流程。
(1)CH4的VSEPR模型为
(2)一定条件下向NH4HS溶液中通入空气,得到单质硫并能使氨水再生,写出氨水再生时的化学反应方程式
(3)水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g);ΔH="-90.8" kJ·mol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g);ΔH=-23.5kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g) + H2(g);ΔH="-41.3" kJ·mol-1
则催化反应Ⅱ室的热化学方程式为
(4)在一定条件下,反应室Ⅲ(容积为VL)中充入amolCO与2amolH2 ,在催化剂作用下反应生成甲醇:
CO(g) +2H2(g)CH3OH(g),CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示,则:①P1 P2(填“<”、“=”或“>”)。
②在其它条件不变的情况下,反应室Ⅲ再增加a mol CO与2a mol H2,达到新平衡时,CO的转化率 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
③在P1压强下,100℃时,反应:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)的平衡常数为 (用含a、V的代数式表示)。
(5)科学家用氮化镓材料与铜组装如图的人工光合系统,利用该装置成功地实现了以CO2和H2O合成CH4。铜电极表面的电极反应式