题目内容
【题目】科学家开发出一种“洁净煤技术”，通过向地下煤层“气化炉”中交替鼓入空气和水蒸气的方法，连续产出高热值的煤炭气，其主要成分是CO和H2。“气化炉”中主要反应有：
C(s)+ +H2O (g) =CO(g)+H2(g) △H= +131.3 kJmol-1
CO(g)+H2O(g) =CO2(g)+H2(g) △H= — 41.2kJmol-1
（1）气化炉中CO2与C反应转化为CO，该反应的热化学方程式_____________。
（2）用煤炭气合成甲醇的反应为CO(g)+2H2(g) 
CH3OH(g)。在密闭容器中，将CO和H2按物质的量1：2混合反应，CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示：
①生成甲醇的反应为_______（填“放热”或“吸热”）。
②图中两条曲线分别表示压强为0.1MPa和5.0MPa下CO转化率随温度的变化，其中代表压强是5.0MPa的曲线是____________（填“A”或“B”）。
③在不改变反应物用量的前提下，为提高CO转化率可采取的措施有(写两条措施) _________。
④压强为0.1MPa、温度为200℃时，平衡混合气中甲醇的物质的量分数是 _______________。
（3）某新型电池以熔融碳酸盐作电解质，在650℃下工作，负极通入煤炭气，正极通入空气与CO2的混合气．电池的正极反应式为O2+2CO2+4e-=2CO32—，负极反应式为 ___________________和___________________。
【答案】C(s)+CO2(g)=2CO(g) △H=+172.5 kJmol-1 放热 A 降温、加压 25% H2+CO32--2e-=H2O+CO2 CO+CO32--2e-= 2CO2
【解析】
（1）由盖斯定律计算可得；
（2）①升高温度，平衡向吸热方向移动；
②该反应是气体体积缩小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动；
③该反应是气体体积缩小的放热反应，降温、加压使平衡向正反应方向移动；
④依题意建立三段式求解可得；
（3）由题意可知煤炭气为一氧化碳和氢气的混合气体，一氧化碳在负极上失电子发生氧化反应生成二氧化碳、氢气在负极上失电子发生氧化反应生成水。
（1）将已知热化学方程式依次编号为①②，由盖斯定律可知，①—②可得气化炉中CO2与C反应转化为CO的热化学方程式(s)+CO2(g)=2CO(g) ，则△H=△H1—△H2=（+131.3 kJmol-1）—（—41.2kJmol-1）=+172.5 kJmol-1，故答案为：C(s)+CO2(g)=2CO(g) △H=+172.5 kJmol-1；
（2）①升高温度，平衡向吸热方向移动，由图可知温度升高CO的平衡转化率减小，说明平衡向逆反应方向移动，则生成甲醇的反应为放热反应，故答案为：放热；
②该反应是气体体积缩小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，由图可知，在温度为200℃时，A的转化率比B的高，说明压强改变，平衡正向移动，则A点的压强大，为5.0MPa，故答案为：A；
③该反应是气体体积缩小的放热反应，则在不改变反应物用量的前提下，可以通过降温、加压的措施使平衡向正反应方向移动，提高CO转化率，故答案为：降温、加压；
④设压强为0.1MPa、温度为200℃时，设起始CO为1mol，由图可知，CO的转化率为50%，则由题意建立如下三段式：
则由三段式数据可知平衡混合气中甲醇的物质的量分数是
×100%=25%，故答案为：25%；
（3）由题意可知煤炭气为一氧化碳和氢气的混合气体，一氧化碳在负极上失电子发生氧化反应生成二氧化碳、氢气在负极上失电子发生氧化反应生成水，电极反应式为H2+CO32--2e-=H2O+CO2、CO+CO32--2e-= 2CO2，故答案为：H2+CO32--2e-=H2O+CO2；CO+CO32--2e-= 2CO2。
