煤制备CH4是一种有发展前景的新技术．I．煤炭气化并制备CH-查字典问答网

来自桂亚东的问题

　　煤制备CH4是一种有发展前景的新技术．I．煤炭气化并制备CH4包括以下反应．C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H1=+131kJ/molCO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）△H2=-41kJ/molCO（g）+3H2（g）=CH4（g）+H2O（g

　　煤制备CH4是一种有发展前景的新技术．

　　I．煤炭气化并制备CH4包括以下反应．

　　C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H1=+131kJ/mol

　　CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）△H2=-41kJ/mol

　　CO（g）+3H2（g）=CH4（g）+H2O（g）△H3=-206kJ/mol

　　（1）写出煤和气态水制备CH4（产物还有CO2）的热化学方程式______．

　　（2）煤转化为水煤气（CO和H2）作为燃料和煤直接作为燃料相比，主要的优点有______．

　　（3）写出甲烷-空气燃料电池（电解质溶液为KOH溶液）中负极的电极反应式______．

　　Ⅱ．对以上反应CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）△H2=-41kJ/mol，起始时在密闭容器中充入1.00molCO和1.00molH2O，分别进行以下实验，探究影响平衡的因素（其它条件相同且不考虑任何副反应的影响）．实验条件如下表：

　　实验编号容器体积/L温度/℃①2.01200②2.01300③1.01200（1）实验①中c（CO2）随时间变化的关系见下图，请在答题卡的框图中，画出实验②和③中c（CO2）随时间变化关系的预期结果示意图．

　　（2）在与实验①相同的条件下，起始时充入容器的物质的量：n（CO）=n（H2O）=n（CO2）=n（ H2）=1.00mol．通过计算，判断出反应进行的方向．（写出计算过程．）

1回答

2020-10-26 17:03

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万家富

　　I．（1）根据盖斯定律可知，将①×2+②+③可得：2C（s）+2H2O（g）=CH4 （g）+CO2 （g）△H=（+131kJ/mol）×2+（-41kJ/mol）+（-206kJ/mol）=+15 kJ/mol，

　　故答案为：2C（s）+2H2O（g）=CH4 （g）+CO2 （g）△H=+15 kJ/mol

　　（2）煤转化为水煤气（CO和H2）作为燃料时，燃烧更充分，煤的利用率更高，产生的污染物少，

　　故答案为：提高煤的利用率（节约能源或节约资源）、减少污染；

　　（3）在碱性甲烷燃料电池中，甲烷在负极放电，考虑到是碱性环境，故生成CO32-，故负极反应式为：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，故答案为：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O；

　　Ⅱ、（1）实验②与①相比温度不变，体积增大，则压强减小，速率减慢，平衡不移动，体积增大一倍，浓度时原来的一半；实验③与②相比较压强不变，温度升高，速率加快，平衡逆向移动，二氧化碳的浓度减小，但小于实验①的浓度，据此画图为：故答案为：

　　（2）平衡时n（CO2）=0.20mol/L×2.0L=0.40mol

　　CO（g）+H2O（g） CO2 （g）+H2（g）

　　起始物质的量/mol 1.00 1.00 1.00 1.00

　　变化物质的量/mol 0.40 0.40 0.40 0.40

　　平衡物质的量/mol 0.60 0.60 0.40 0.40

　　故平衡常数 K═=0.4mol/L×0.4mol/L0.6mol/L×0.6mol/L

2020-10-26 17:08:03