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【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)】

更新时间:2024-04-28 06:54:40
问题描述:

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=+131.3kJ•mol-1

CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ•mol-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___.

(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CO+CO32--2e-═2CO2和___.

刘需鸽回答:

  (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,

  利用盖斯定律将①-②可得C(s)+CO2(g)=2CO(g)△H=+172.5kJ•mol-1,

  故答案为:C(s)+CO2(g)=2CO(g)△H=+172.5kJ•mol-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2mol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200℃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设加入COamol,则有H22amol

  CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g).

  反应前(mol) a 2a 0

  反应了(mol)0.5aa 0.5a

  平衡时(mol)0.5aa 0.5a

  可求得:0.5a0.5a+a+0.5a

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