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＝+131.3kJmol﹣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、压强的关系如图所示。

①生成甲醇的反应为___反应（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___（答出一种即可）。

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___。

Answer 1

【答案】C（s）+CO2（g）＝2CO（g） △H＝+172.5 kJmol﹣1 放热 A 降温或加压 25%

【解析】

（1）已知：①C（s）+H2O（g）＝CO（g）+H2（g）△H＝+131.3kJmol﹣1，②CO（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；

（2）①由图象可知，随温度的升高其转化率降低，说明升温时平衡逆向移动，正反应放热，故答案为：放热；

②从方程式可知，反应物有3mol气体，生成物有1mol气体，所以压强增大时平衡气体体积减小的方向移动，即正向移动，在相同温度时，转化率高的压强大，故答案为：A；

③增大反应物的转化率，即要使平衡向正向移动，而影响平衡移动的因素只有三个：温度、压强、浓度，本题只能是降温或加压，故答案为：降温或加压；

④根据图像，压强为0.1MPa、温度为200℃时CO的转化率为50%，设加入CO物质的量为amol，则H2为2amol

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

反应前（mol） a 2a 0

反应了（mol）0.5a a 0.5a

平衡时（mol）0.5a a 0.5a

求得平衡时甲醇的物质的量分数为：×100%＝25%，故答案为：25%。