Question

【題目】煤的氣化主要反應(yīng)是煤中碳與水蒸氣反應(yīng)生成CO、H2等，回答下列問題：
（1）CO和H2分別與O2都可以設(shè)計成燃料電池，CO與O2設(shè)計成燃料電池（以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)）負極的電極反應(yīng)為
（2）在煤的氣化獲得的化工原料氣中含有少量羰基硫（COS），能引起催化中毒、大氣污染等，COS的電子式為羰基硫與燒堿溶液反應(yīng)生成水和兩種正鹽的離子方程式為羰基硫的脫硫常用兩種方法，其反應(yīng)式分別為： ①氫解反應(yīng)：COS（g）+H2（g）═H2S（g）+CO（g）△H1=+7kJ/mol
②水解反應(yīng)：COS（g）+H2O（g）═H2S（g）+CO2（g）△H2
已知反應(yīng)中相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如表

化學(xué)鍵	C=O（CO2）	C=O（COS）	C=S	H﹣S	H﹣O
鍵能（kJ/mol）	803	742	577	339	465

則△H2=kJ/mol
（3）脫硫處理后的CO和H2在催化劑作用下合成甲醇：CO2（g）+3H 2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H2=﹣90.14kJ/mol，該反應(yīng)能自發(fā)的理由是 ． ①一定溫度下，在兩個容積都為VL的恒容密閉容器中，找如下方式反應(yīng)物，一段時間后達到平衡

容器	甲	乙
反應(yīng)物投入量	1molCO2、3molH2	mmolCO2、3mmolH2、 nmolCH3OH（g）、nmolH2O（g）

若甲中平衡后氣體的壓強為開始的0.8倍，要使平衡后乙與甲中相同組分的體積分數(shù)相等，且起始時維持化學(xué)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行，則n的取值范圍為 ， 反應(yīng)的平衡常數(shù)K= ．
②甲容器保持恒容，欲增大H2的平衡轉(zhuǎn)化率，可采取的措施有（答兩點即可）．

Answer 1

【答案】
（1）CO﹣2e﹣+CO32﹣=2CO2
（2）；COS+4NaOH=Na2S+Na2CO3+2H2O；﹣35
（3）該反應(yīng)是焓減、熵減反應(yīng)，低溫時自發(fā)；0.4＜n≤1；0.046V2；增大CO的投入量、分離出甲醇、適當降溫
【解析】解：（1）有電解質(zhì)熔融液組成的CO和O2的燃料電池，而在負極上放電的是CO，故應(yīng)為CO失電子結(jié)合CO32﹣生成CO2：負極反應(yīng)為CO﹣2e﹣+CO32﹣=2CO2 ， 所以答案是：CO﹣2e﹣+CO32﹣=2CO2；（2）羰基硫分子與二氧化碳分子結(jié)構(gòu)相似，均為直線型，其電子式為 ，羰基硫與燒堿溶液反應(yīng)水和Na2S、Na2CO3 ， 反應(yīng)為COS+4NaOH=Na2S+Na2CO3+2H2O，若某反應(yīng)有4mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，則該反應(yīng)吸收熱量為14kJ，COS（g）+H2O（g）═H2S（g）+CO2（g）的焓變=（742+465×2）﹣（339+803）=﹣35kJ/mol；
所以答案是： ；COS+4NaOH=Na2S+Na2CO3+2H2O；﹣35；（3）已知CO2（g）+3H 2（g）CH3OH（g）+H2O（g）的△H2＜0、△S＞0，根據(jù)△G=△H﹣T△S，低溫下△G＜0，反應(yīng)能自發(fā)的進行，
所以答案是：該反應(yīng)是焓減、熵減反應(yīng)，低溫時自發(fā)；
①設(shè)平衡時二氧化碳轉(zhuǎn)化了xmol，

	CO2（g）+	3H2（g）	CH3OH（g）+	H2O（g），
開始1（mol）	1	3	0	0
變化1（mol）	X	3x	X	X
平衡1（mol）	1-x	3-3x	X	X
開始2	a	3a	n	N

則由題意可知： =0.8，解得x=0.4，
根據(jù)恒溫恒容條件下的等效平衡的思想則有開始1和開始2為完全等效，即a+n=1，要使反應(yīng)始終向逆向進行，則n＞x，故a的范圍為0.4＜n≤1；
此反應(yīng)的平衡常數(shù)K= = =0.046V2；
所以答案是：0.4＜n≤1；0.046V2；②對于反應(yīng)CO2（g）+3H 2（g）CH3OH（g）+H2O（g）增大CO的投入量、分離出甲醇、適當降溫均可使平衡正向移動，使H2的平衡轉(zhuǎn)化率增大，
所以答案是：增大CO的投入量、分離出甲醇、適當降溫．
【考點精析】通過靈活運用反應(yīng)熱和焓變和化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征，掌握在化學(xué)反應(yīng)中放出或吸收的熱量，通常叫反應(yīng)熱；化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態(tài)平衡，平衡時反應(yīng)仍在進行；“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡；與途徑無關(guān)，外界條件不變，可逆反應(yīng)無論是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）即可以解答此題．