4.
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。
\(\rm{(1)}\) 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\(\rm{CO_{2}}\)和\(\rm{H_{2}O}\)合成\(\rm{CH_{4}}\)。
\(\rm{①}\)写出铜电极表面的电极反应式:____________。
\(\rm{②}\)为提高该人工光合系统的工作效率,可向装置中加入少量____\(\rm{(}\)填“盐酸”或“硫酸”\(\rm{)}\)。
\(\rm{(2)}\) 天然气中的少量\(\rm{H_{2}S}\)杂质常用氨水吸收,产物为\(\rm{NH_{4}HS}\)。一定条件下向\(\rm{NH_{4}HS}\)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:______________。
\(\rm{(3)}\) 天然气的一个重要用途是制取\(\rm{H_{2}}\),其原理为\(\rm{CO_{2}(g)+CH_{4}(g)⇌ 2CO(g)+2H_{2}(g)}\)。
图\(\rm{1}\) \(\rm{①}\)该反应的平衡常数表达式为__________。
\(\rm{②}\)在密闭容器中通入物质的量浓度均为\(\rm{0.1 mol·L^{-1}}\)的\(\rm{CH_{4}}\)与\(\rm{CO_{2}}\),在一定条件下发生反应,测得\(\rm{CH_{4}}\)的平衡转化率与温度及压强的关系如图\(\rm{1}\)所示,则压强\(\rm{p_{1}}\)____\(\rm{(}\)填“大于”或“小于”\(\rm{)p_{2};}\)压强为\(\rm{p_{2}}\)时,在\(\rm{y}\)点:\(\rm{v(}\)正\(\rm{)}\)____\(\rm{(}\)填“大于”、“小于”或“等于”\(\rm{)v(}\)逆\(\rm{)}\)。
\(\rm{(4)}\) 天然气也可重整生产化工原料,最近科学家们利用天然气无氧催化重整获得芳香烃\(\rm{X}\)。由质谱分析得\(\rm{X}\)的相对分子质量为\(\rm{106}\),其核磁共振氢谱如图\(\rm{2}\),则\(\rm{X}\)的结构简式为______。
图\(\rm{2}\)