Question

【題目】煤制天然氣工藝是煤高效潔凈利用的新途徑之一，其工藝流程簡如圖1如下：

（1）反應I：C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）△H=+135kJmol﹣1 ， 通入的氧氣會與部分碳發(fā)生燃燒反應．請利用能量轉化及平衡移動原理說明通入氧氣的作用： ．
（2）反應II：CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H=﹣41kJmol﹣1 ． 如圖2表示不同溫度條件下，煤氣化反應I發(fā)生后的汽氣比（水蒸氣與原料氣中CO物質的量之比）與CO平衡轉化率的變化關系．
①判斷T1、T2和T3的大小關系： ．
②若煤氣化反應I發(fā)生后的汽氣比為0.8，經煤氣化反應I和水氣變換反應II后，得到CO與H2的物質的量之比為1：3，則反應II應選擇的溫度是（填“T1”“T2”或“T3”）．
（3）①甲烷化反應IV發(fā)生之前需要進行脫酸反應III．煤經反應I和II后的氣體中含有兩種酸性氣體，分別是H2S和 ．
②工業(yè)上常用熱碳酸鉀法脫除H2S氣體得到兩種酸式鹽，該反應的化學方程式是 ．
（4）已知：
CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H1=﹣41kJmol﹣1
2H2（g）+O2（g）2H2O（g）△H2=﹣484kJmol﹣1
CH4（g）+2O2（g）CO2（g）+2H2O（g）△H3=﹣802kJmol﹣1
反應IV：CO（g）+3H2（g）CH4（g）+H2O（g）△H=

Answer 1

【答案】
（1）氧氣與碳發(fā)生燃燒反應放熱，放出的熱被可逆反應C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）吸收利用，促進反應正向移動
（2）T1＜T2＜T3；T3
（3）CO2；K2CO3+H2S═KHS+KHCO3
（4）﹣207kJ?mol﹣1
【解析】解：（1）C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）△H=+135kJmol﹣1 ， 是吸熱反應，而碳與氧氣反應放出熱量，使反應C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g），向正反應方向移動，提高碳的利用率，
所以答案是：氧氣與碳發(fā)生燃燒反應放熱，放出的熱被可逆反應C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）吸收利用，促進反應正向移動；（2）①反應CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H=﹣41kJmol﹣1的正反應為放熱反應，溫度越高一氧化碳的轉化率越低，由圖可知，溫度的大小為：T1＜T2＜T3 ， 所以答案是：T1＜T2＜T3；
②若煤氣化反應I發(fā)生后的汽氣比為0.8，設水蒸氣的物質的量是4mol、則生成的CO物質的量為5mol，同時生成5mol氫氣，經煤氣化反應I和水氣變換反應II后，設反應II中CO轉化的為xmol，則生成xmol氫氣，則（5﹣x）：（5+x）=1：3，x=2.5，CO的轉化率= ×100%=50%，根據圖知，反應溫度為T3 ，
所以答案是：T3；（3）①根據方程式II知，生成的酸性氣體還有二氧化碳，所以答案是：CO2；
②工業(yè)上常用熱碳酸鉀法脫除H2S氣體得到兩種酸式鹽，則二者反應生成碳酸氫鉀和硫氫化鉀，反應方程式為K2CO3+H2S═KHS+KHCO3 ，
所以答案是：K2CO3+H2S═KHS+KHCO3；（4）CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H1=﹣41kJmol﹣1 ①
2H2（g）+O2（g）2H2O（g）△H2 =﹣484kJmol﹣1 ②
CH4（g）+2O2（g）CO2（g）+2H2O（g）△H3=﹣802kJmol﹣1 ③
將方程式①+2②﹣③得反應IV：CO（g）+3H2（g）CH4（g）+H2O（g）△H=△H1+2△H2﹣△H3=（﹣41kJmol﹣1）+2（﹣484kJmol﹣1 ）﹣（﹣802kJmol﹣1）=﹣207 kJmol﹣1 ，
所以答案是：﹣207 kJmol﹣1 ．
【考點精析】本題主要考查了化學平衡狀態(tài)本質及特征和化學平衡的計算的相關知識點，需要掌握化學平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態(tài)平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應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平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）；反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%才能正確解答此題．