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(jiǎn)如圖1如下：

（1）反應(yīng)I：C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）△H=+135kJmol﹣1 ， 通入的氧氣會(huì)與部分碳發(fā)生燃燒反應(yīng)．請(qǐng)利用能量轉(zhuǎn)化及平衡移動(dòng)原理說(shuō)明通入氧氣的作用： ．
（2）反應(yīng)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(yīng)I發(fā)生后的汽氣比（水蒸氣與原料氣中CO物質(zhì)的量之比）與CO平衡轉(zhuǎn)化率的變化關(guān)系．
①判斷T1、T2和T3的大小關(guān)系： ．
②若煤氣化反應(yīng)I發(fā)生后的汽氣比為0.8，經(jīng)煤氣化反應(yīng)I和水氣變換反應(yīng)II后，得到CO與H2的物質(zhì)的量之比為1：3，則反應(yīng)II應(yīng)選擇的溫度是（填“T1”“T2”或“T3”）．
（3）①甲烷化反應(yīng)IV發(fā)生之前需要進(jìn)行脫酸反應(yīng)III．煤經(jīng)反應(yīng)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(yīng)的化學(xué)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(yīng)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(yīng)放熱，放出的熱被可逆反應(yīng)C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）吸收利用，促進(jìn)反應(yīng)正向移動(dòng)
（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(yīng)，而碳與氧氣反應(yīng)放出熱量，使反應(yīng)C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g），向正反應(yīng)方向移動(dòng)，提高碳的利用率，
所以答案是：氧氣與碳發(fā)生燃燒反應(yīng)放熱，放出的熱被可逆反應(yīng)C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）吸收利用，促進(jìn)反應(yīng)正向移動(dòng)；（2）①反應(yīng)CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H=﹣41kJmol﹣1的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度越高一氧化碳的轉(zhuǎn)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(yīng)I發(fā)生后的汽氣比為0.8，設(shè)水蒸氣的物質(zhì)的量是4mol、則生成的CO物質(zhì)的量為5mol，同時(shí)生成5mol氫氣，經(jīng)煤氣化反應(yīng)I和水氣變換反應(yīng)II后，設(shè)反應(yīng)II中CO轉(zhuǎn)化的為xmol，則生成xmol氫氣，則（5﹣x）：（5+x）=1：3，x=2.5，CO的轉(zhuǎn)化率= ×100%=50%，根據(jù)圖知，反應(yīng)溫度為T3 ，
所以答案是：T3；（3）①根據(jù)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(yīng)生成碳酸氫鉀和硫氫化鉀，反應(yīng)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(yīng)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(diǎn)精析】本題主要考查了化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征和化學(xué)平衡的計(jì)算的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，需要掌握化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動(dòng)”即是動(dòng)態(tài)平衡，平衡時(shí)反應(yīng)仍在進(jìn)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(wú)關(guān)，外界條件不變，可逆反應(yīng)無(wú)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）；反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率=轉(zhuǎn)化濃度÷起始濃度×100%=轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量÷起始物質(zhì)的量×100%；產(chǎn)品的產(chǎn)率=實(shí)際生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量÷理論上可得到產(chǎn)物的物質(zhì)的量×100%才能正確解答此題．