Question

科學(xué)家開發(fā)出一種“潔凈煤技術(shù)”，通過向地下煤層“氣化爐”中交替鼓入空氣和水蒸氣的方法，連續(xù)產(chǎn)出高熱值的煤炭氣，其主要成分是CO和H₂．“氣化爐”中主要反應(yīng)有：
C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ?mol^-1
CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ?mol^-1
…
（1）氣化爐中CO₂與C反應(yīng)轉(zhuǎn)化為CO，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是

 

．
（2）用煤炭氣合成甲醇的反應(yīng)為CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．在密閉容器中，將CO和H₂按物質(zhì)的量1：2混合反應(yīng)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示．

①生成甲醇的反應(yīng)為

 

反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”）．
②圖中兩條曲線分別表示壓強(qiáng)為0.1MPa和5.0MPa下CO轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化，其中代表壓強(qiáng)是5.0MPa的曲線是

 

（填“A”或“B”）．
③在不改變反應(yīng)物用量的前提下，為提高CO轉(zhuǎn)化率可采取的措施有

 

（答出一種即可）．
④壓強(qiáng)為0.1MPa、溫度為200℃時，平衡混合氣中甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)是

 

．
（3）某新型電池以熔融碳酸鹽作電解質(zhì)，在650℃下工作，負(fù)極通入煤炭氣，正極通入空氣與CO₂的混合氣．電池的正極反應(yīng)式為O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-，負(fù)極反應(yīng)式為CO+CO₃^2--2e^-=2CO₂和

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計算,常見化學(xué)電源的種類及其工作原理,轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化曲線

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）利用蓋斯定律解答；
（2）溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率降低，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動；增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動，則CO的轉(zhuǎn)化率增大；結(jié)合圖象，利用三段式法解答該題；
（3）負(fù)極通入煤炭氣，則氫氣和CO被氧化，則負(fù)極生成水和二氧化碳?xì)怏w，以此解答．

解答： 解：（1）已知：①C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ?mol^-1，②CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ?mol^-1，
利用蓋斯定律將①-②可得C（s）+CO₂（g）=2CO（g）△H=+172.5 kJ?mol^-1，
故答案為：C（s）+CO₂（g）=2CO（g）△H=+172.5 kJ?mol^-1；
（2）①由圖象可知，隨溫度的升高其轉(zhuǎn)化率降低，說明升溫時平衡逆向移動，正反應(yīng)放熱，
故答案為：①放熱；
②從方程式可知，反應(yīng)物有3mol氣體，生成物有2mol氣體，所以壓強(qiáng)增大時平衡氣體體積減小的方向移動，即正向移動，在200℃時，轉(zhuǎn)化率高的壓強(qiáng)大，
故答案為：A；
③增大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，只能使平衡向正向移動，而影響平衡移動的因素只有三個，溫度、壓強(qiáng)、濃度，本題只能是降溫或加壓，
故答案為：降溫或加壓；
④設(shè)加入COamol，則有H₂2amol
                    CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．
   反應(yīng)前（mol）      a       2a          0
   反應(yīng)了（mol）    0.5a      a         0.5a
   平衡時（mol）     0.5a      a         0.5a
可求得：

0.5a

0.5a+a+0.5a

×100%=25%
故答案為：25%；
（3）電化學(xué)中，電極反應(yīng)式書寫注意原則：
極反應(yīng)式+負(fù)極反應(yīng)式=電池反應(yīng)式
燃料電池的電池反應(yīng)，多數(shù)情況下是不需要反應(yīng)條件的燃料燃燒的方程式．
本題中，燃料成分是CO和H₂，應(yīng)是：
①O₂+2CO=2CO₂和②2H₂+O₂=2H₂O
正極反應(yīng)式為③O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-
①-③可得：2CO+2CO₃^2--4e^-=4CO₂左右同約2即是CO+CO₃^2--2e^-=2CO₂
②-③可得：2H₂+2CO₃^2--4e^-=2H₂O+2CO₂左右同約2即是H₂+CO₃^2--2e^-=H₂O+CO₂，
故答案為：H₂+CO₃^2--2e^-=H₂O+CO₂．

點(diǎn)評：本題難度系數(shù)不大，是一道很好的綜合試題，適合當(dāng)前的高考思路，綜合性強(qiáng)．同時考查了學(xué)生的識圖能力．這是學(xué)生必備的能力．