Question

【题目】煤制天然气工艺是煤高效洁净利用的新途径之一，其工艺流程简图如下：

（1）反应I：C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）ΔH=+135kJ·mol-1，通入的氧气会与部分碳发生燃烧反应。请利用能量转化及平衡移动原理说明通入氧气的作用： 。

（2）反应II：CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）ΔH=41kJ·mol-1。下图表示不同温度条件下，煤气化反应I发生后的汽气比（水蒸气与原料气中CO物质的量之比）与CO平衡转化率的变化关系。

①判断T1、T2和T3的大小关系： 。

②若煤气化反应I发生后的汽气比为0.8，经煤气化反应I和水气变换反应II后，得到CO与H2的物质的量之比为1:3，则反应II应选择的温度是 （填“T1”“T2”或“T3”）。

（3）①甲烷化反应IV发生之前需要进行脱酸反应III。煤经反应I和II后的气体中含有两种酸性气体，分别是H2S和 。

②工业上常用热碳酸钾法脱除H2S气体得到两种酸式盐，该反应的化学方程式是 。

（4）已知：CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g） H1＝41kJ·mol1

2H2（g）+O2（g）2H2O（g） H2＝484kJ·mol1

CH4（g）+2O2（g）CO2（g）+2H2O（g） H3＝802kJ·mol1

反应IV：CO（g）+3H2（g）CH4（g）+H2O（g） H＝ 。

Answer 1

【答案】（1）氧气与碳发生燃烧反应放热，放出的热被可逆反应C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）吸收利用，促进反应正向移动

（2）①T1<T2<T3②T3（1分）

（3）①CO2（1分）②K2CO3+H2SKHS+KHCO3（4）207kJ·mol1

【解析】

试题分析：（1）由于氧气能与碳发生燃烧反应放热，放出的热被可逆反应C（s） + H2O（g）CO（g） + H2（g） 吸收利用，从而促进反应正向移动；

（2）①正反应是放热反应，在其它条件相同时，升高温度平衡向逆反应方向进行，反应物的转化率降低，所以温度是T1<T2<T3；

②设煤气化反应I发生后CO是xmol，则水蒸气是0.8xmol，则

CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）

起始量（mol） x 0.8x 0 0

转化量（mol） y y y y

平衡量（mol）x—y 0.8x—y y y

则（x—y）：（x＋y）＝1：3

解得x＝2y

所以CO的转化率50%，因此根据图像可知应该选择温度T3；

（3）①根据原子守恒可知两种酸性气体，分别是H2S和CO2。

②工业上常用热碳酸钾法脱除H2S气体得到两种酸式盐，两种酸式盐分别是碳酸氢钾和硫氢化钾，反应的化学方程式是K2CO3+H2SKHS+KHCO3。

（4）已知：①CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）H1＝41kJ·mol1

②2H2（g）+O2（g）2H2O（g）H2＝484kJ·mol1

③CH4（g）+2O2（g）CO2（g）+2H2O（g）H3＝802kJ·mol1

则根据盖斯定律可知①＋②×2—③即得到反应

CO（g）+3H2（g）CH4（g）+H2O（g）的反应热H＝207kJ·mol1。