Question

水煤气是一种高效气体燃料，其主要成分是CO和H₂，可用水蒸气通过炽热的炭制得：C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g）△H=+131kJ•mol^-1
（1）某温度下，四个容器中均进行着上述反应，各容器中炭足量，其它物质的物质的量浓度及正逆反应速率关系如下表所示．请填写表中相应的空格．

容器 编号	c（H2O） /mol•L^-1	c（CO） /mol•L^-1	c（H2） /mol•L^-1	v正、v逆比较
I	0.06	0.60	0.10	v正=v逆
II	0.06	0.50	0.40	①
III	0.12	0.40	0.80	v正＜v逆
IV	0.12	0.30	②	v正=v逆

（2）另有一个容积可变的密闭容器．恒温恒压下，向其中加入1.0mol炭和1.0mol水蒸气 （H₂O），发生上述反应，达到平衡时，容器的体积变为原来的1.25 倍．平衡时水蒸气的转化率为______；向该容器中补充 a mol 炭，水蒸气的转化率将______（填“增大”、“减小”、“不变”）．
（3）在一定条件下用水煤气能合成甲醇：CO（g）+2H₂（g） CH₃OH（g） 据研究，给合成甲醇反应体系中通入少量CO₂有利于维持催化剂Cu₂O的量不变，原因是（用化学方程式表示）______．
（4）熔融盐燃料电池具有高的发电效率，该电池用Li₂CO₃和Na₂CO₃的熔融盐混合物作电解质，其中一极通入CO，另一极通入空气和CO₂的混合气体．根据上述信息，该燃料电池：负极反应式为______；正极反应式为______．

Answer

（1）利用平衡常数计算，Ⅰ反应v正=v逆，则达平衡状态，K==1，计算出反应的浓度幂之积，与平衡常数比较，然后进行判断；
（2）利用三段式法计算，固体对反应速率和化学平衡都没有影响，加入碳粉，水蒸气的转化率不变；
（3）Cu2O能被CO还原生成CO2和Cu，该反应为可逆反应；
（4）通入CO的一极为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为2CO-4e-+2CO32-=4CO2，通入空气和CO2的混合气体一极为原电池的正极，发生还原反应，
电极反应式为O2+4e-+2CO2=2CO32-．
【解析】
（1）利用平衡常数计算，Ⅰ反应v正=v逆，则达平衡状态，K==1，反应Ⅱ中＞1，则反应未达到平衡，平衡向逆反应方向移动，则v正＜v逆，
反应Ⅳv正=v逆，说明反应达平衡状态，则有，c（H2）=0.4/mol•L-1，故答案为：①v正＜v逆； ②0.40；
（2）设平衡时转化水蒸气为xmol，
       C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）
起始：1.0mol           0       0 
转化：x               x       x
平衡：（1-x）             x       x
，x=0.25（mol），平衡时水蒸气的转化率为=25%，
固体对反应速率和化学平衡都没有影响，加入碳粉，水蒸气的转化率不变，故答案为：25%；不变；
（3）Cu2O能被CO还原生成CO2和Cu，该反应为可逆反应，反应体系中通入少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变，反应为Cu2O+CO2Cu+CO2，
故答案为：Cu2O+CO2Cu+CO2；
（4）通入CO的一极为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为2CO-4e-+2CO32-=4CO2，通入空气和CO2的混合气体一极为原电池的正极，发生还原反应，
电极反应式为O2+4e-+2CO2=2CO32-，故答案为：2CO-4e-+2CO32-=4CO2； O2+4e-+2CO2=2CO32-．