Question

【題目】煤的氣化主要反應是煤中碳與水蒸氣反應生成CO、H2等，回答下列問題：
（1）CO和H2分別與O2都可以設計成燃料電池，CO與O2設計成燃料電池（以熔融碳酸鹽為電解質）負極的電極反應為
（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，其反應式分別為： ①氫解反應：COS（g）+H2（g）═H2S（g）+CO（g）△H1=+7kJ/mol
②水解反應：COS（g）+H2O（g）═H2S（g）+CO2（g）△H2
已知反應中相關的化學鍵鍵能數據如表

化學鍵	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，該反應能自發的理由是 ． ①一定溫度下，在兩個容積都為VL的恒容密閉容器中，找如下方式反應物，一段時間后達到平衡

容器	甲	乙
反應物投入量	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相等，且起始時維持化學反應向逆反應方向進行，則n的取值范圍為 ， 反應的平衡常數K= ．
②甲容器保持恒容，欲增大H2的平衡轉化率，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）該反應是焓減、熵減反應，低溫時自發；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，故應為CO失電子結合CO32﹣生成CO2：負極反應為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構相似，均為直線型，其電子式為 ，羰基硫與燒堿溶液反應水和Na2S、Na2CO3 ， 反應為COS+4NaOH=Na2S+Na2CO3+2H2O，若某反應有4mol電子發生轉移，則該反應吸收熱量為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△G=△H﹣T△S，低溫下△G＜0，反應能自發的進行，
所以答案是：該反應是焓減、熵減反應，低溫時自發；
①設平衡時二氧化碳轉化了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，要使反應始終向逆向進行，則n＞x，故a的范圍為0.4＜n≤1；
此反應的平衡常數K= = =0.046V2；
所以答案是：0.4＜n≤1；0.046V2；②對于反應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】通過靈活運用反應熱和焓變和化學平衡狀態本質及特征，掌握在化學反應中放出或吸收的熱量，通常叫反應熱；化學平衡狀態的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態平衡，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（等效）即可以解答此題．