Question

【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是 __________________________________。

（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、压强的关系如右图所示：

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 _______________________ 。

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_________________。

Answer 1

【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】⑴. 已知① C(s)+ +H2O (g) =CO(g)+H2(g) △H= +131.3 kJmol-1

② CO(g)+H2O(g) =CO2(g)+H2(g) △H= －41.2kJmol-1，利用盖斯定律将①－②可得：C(s)+CO2(g)=2CO(g) △H=+172.5 kJmol-1，故答案为：C(s)+CO2(g)=2CO(g) △H=+172.5 kJmol-1；

⑵. ①. 由图象可知，随温度的升高CO的平衡转化率降低，说明升温时平衡逆向移动，则正反应为放热反应，故答案为：放热；

②. 从反应方程式可知，该反应为气体体积减小的反应，所以压强增大时平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，即转化率高的压强大，故答案为：A；

③. 为提高CO的转化率，即要使平衡正向移动，根据反应方程式可知，增大压强可以使平衡正向移动，又因该反应是放热反应，所以降低温度也可以使平衡正向移动，故答案为：降温、加压；

④. 在密闭容器中，将CO和H2按物质的量1:2混合，设起始时加入CO amol，则加入H2 2amol，结合图象可知，压强为0.1MPa、温度为200℃时，CO的平衡转化率为0.5，则根据三段式法有：

CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)

起始(mol) a 2a 0

转化(mol) 0.5a a 0.5a

平衡(mol) 0.5a a 0.5a

所以平衡混合气中甲醇的物质的量分数是：×100%=25%，故答案为：25%；

⑶. 煤炭气的主要成分是CO和H2，则该新型电池的总反应为：①O2+2CO=2CO2和②2H2+O2=2H2O，因该电池的正极反应式为③O2+2CO2+4e－=2CO32－，根据负极反应式=电池总反应式－正极反应式，①-③可得：2CO+2CO32－－4e－=4CO2，化简得CO+CO32－－2e－=2CO2，②-③可得：2H2+2CO32－－4e－=2H2O+2CO2，化简得H2+CO32－－2e－=H2O+CO2，

故答案为：H2+CO32－－2e－=H2O+CO2、CO+CO32－－2e－=2CO2。