（本题15分）水煤气 (主要成分：CO、H₂ ) 是重要燃料和化工原料，可用水蒸气通过炽热的炭层制得：

C (s) + H₂O(g)CO (g) +H₂ (g)；△H =+131.3kJ•mol^－1

（1）某温度下，四个容器中均进行着上述反应，各容器中炭足量，其它物质的物质的量浓度及正逆反应速率关系如下表所示。请填写表中相应的空格。

（2）另有一个容积可变的密闭容器。恒温恒压下，向其中加入1.0mol炭和 1.0mo l水蒸气 (H₂¹⁶O)，发生上述反应，达到平衡时，容器的体积变为原来的1.25 倍。平衡时水蒸气的转化率为       ；向该容器中补充 a mol 炭，水蒸气的转化率将      （填 “增大”、“减小”、“不变”），再补充 a mol 水蒸气 (H₂¹⁸O), 最终容器中C¹⁶O和C¹⁸O 的物质的量之比为            。

（3）己知：C (s)  + O₂(g)=CO (g)；△H = －110.5kJ?mo1^－1

           CO(g) + O₂(g) =CO₂ (g)；△H =－283.0 kJ?mo1^－1

           H₂ (g) + O₂ (g) =H₂O (g)；△H = －241.8kJ?mo1^－1

那么，将2.4 g 炭完全转化为水煤气，然后再燃烧，整个过程△H =           kJ?mo1^－1

（10分）研究碳及其化合物的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。某学习小组查阅资料并进行相关探究，请帮忙完成以下探究。
（1）pC类似于pH，是指极稀溶液中的溶质浓度的常用对数的负值。如某溶液中某溶质的浓度为1×10^－3 mol/L，则该溶液中该溶质的pC＝－lg(1×10^－3)＝3。如图为25℃时H₂CO₃溶液的pC－pH图。请回答下列问题：（若离子浓度小于10^-5mol/L，可认为该离子不存在）

①在同一溶液中，H₂CO₃、HCO₃^－、CO₃^2－________(填“能”或“不能”)大量共存。
②H₂CO₃一级电离平衡常数的数值K_a1        。
③人体血液里主要通过碳酸氢盐缓冲体系(H₂CO₃/HCO₃^－)可以抵消少量酸或碱，维持pH7.4。当过量的酸进入血液中时，血液缓冲体系中的c(H⁺)/c(H₂CO₃)最终将        。

（10分）研究碳及其化合物的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。某学习小组查阅资料并进行相关探究，请帮忙完成以下探究。

（1）pC类似于pH，是指极稀溶液中的溶质浓度的常用对数的负值。如某溶液中某溶质的浓度为1×10^－3 mol/L，则该溶液中该溶质的pC＝－lg(1×10^－3)＝3。如图为25℃时H₂CO₃溶液的pC－pH图。请回答下列问题：（若离子浓度小于10^-5mol/L，可认为该离子不存在）

①在同一溶液中，H₂CO₃、HCO₃^－、CO₃^2－________(填“能”或“不能”)大量共存。

②H₂CO₃一级电离平衡常数的数值K_a1        。

③人体血液里主要通过碳酸氢盐缓冲体系(H₂CO₃/HCO₃^－)可以抵消少量酸或碱，维持pH7.4。当过量的酸进入血液中时，血液缓冲体系中的c(H⁺)/c(H₂CO₃)最终将        。

A．变大             B．变小             C．基本不变         D．无法判断

（2）高温时，用CO还原MgSO₄可制备高纯MgO。由MgO可制成“镁—次氯酸盐”燃料电池，其装置示意图如图，

该电池反应的离子方程式为                                。

（3）二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向，将CO₂转化为甲醇的热化学方程式为： CO₂(g) +3H₂(g)  CH₃OH(g) +H₂O(g)  △H ；

①取五份等体积CO₂和H₂的混合气体(物质的量之比均为1∶3)，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ(CH₃OH)与反应温度T的关系曲线如图

所示，则上述CO₂转化为甲醇反应热ΔH        0(填“>” “<”或“＝”)。

②一定温度下，在容积相同且固定的两个密闭容器中，按如下方式投入反应物，一段时间后达到平衡。

若甲中平衡后气体的压强为开始时的0.8倍，要使平衡后乙与甲中各物质浓度相同，且起始时维持反应逆向进行，则c的取值范围为               。

（本题共8分）

水煤气法制甲醇工艺流程框图如下

 (注:除去水蒸气后的水煤气含55～59%的H₂，15～18%的CO，11～13%的CO₂，少量的H₂S、CH₄，除去H₂S后，可采用催化或非催化转化技术，将CH₄转化成CO，得到CO、CO₂和H₂的混合气体，是理想的合成甲醇原料气，即可进行甲醇合成)

（1）制水煤气的主要化学反应方程式为：C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g），此反应是吸热反应。① 此反应的化学平衡常数表达式为                      ；

②下列能提高碳的平衡转化率的措施是                      。

A．加入C（s）     B．加入H₂O（g）     C．升高温度     D．增大压强

（2）将CH₄转化成CO，工业上常采用催化转化技术，其反应原理为：

CH₄ (g)+3/2O₂ (g)CO (g)+2H₂O (g) +519KJ。工业上要选择合适的催化剂，分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验（其他条件相同）

① X在T₁℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×10⁵倍；

② Y在T₂℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×10⁵倍；

③ Z在T₃℃时催化效率最高，能使逆反应速率加快约1×10⁶倍；

已知：T₁＞T₂＞T₃，根据上述信息，你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是      （填“X”或“Y”或“Z”），选择的理由是                                          。

（3）合成气经压缩升温后进入10m³甲醇合成塔，在催化剂作用下，进行甲醇合成，主要反应是：2H₂(g) + CO(g) CH₃OH(g)+181.6kJ。T₄℃下此反应的平衡常数为160。此温度下，在密闭容器中加入CO、H₂，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：

① 比较此时正、逆反应速率的大小：v_正         v_逆 （填“>”、“<”或“＝”)。

② 若加入同样多的CO、H₂，在T₅℃反应，10 min后达到平衡，此时c(H₂)＝0.4 mol·L^－1、c(CO)＝0.7 mol·L^－1、则该时间内反应速率v(CH₃OH) ＝             mol·(L·min)^－1。

（4）生产过程中，合成气要进行循环，其目的是                                   。