Question

(12分)煤、天然气是社会生产、生活中重要的能源。

（1）工业上常把煤进行气化和液化处理，使煤变成清洁能源．煤气化和液化流程示意图如下：

①已知H₂、CO和CH₃OH的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol^-1、-283.0kJ·mol^-1和-726.5kJ·mol^-1。写出由CO和H₂合成甲醇的热化学方程式_________________

②煤进行气化和液化的优点是

（2） 天然气催化重整也可生成CO和H₂

①500℃，向一体积可变的密闭容器中充入一定量CH₄和水蒸气进行催化重整， 下列能说明反应一定处于平衡状态的是

A．混合气体的密度不随时间变化        

B．CO和H₂的体积分数之比不随时间变化

C．v_正(CH₄)=3v_逆(H₂)                  

D．混合气体的平均相对分子质量不随时间变化

②CO和H₂可用作燃料电池。一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图：

写出A电极反应式__________________

（3）CO一旦泄露会造成污染，环保检测中，有害气体的浓度常用1L有害气体的毫克值（mg/L）来表示，如对某气体样品中所含一氧化碳的浓度进行测定，其方法和实验步骤如下：

①首先将2.00L的气体样品通过盛有I₂O₅固体的加热管，反应后生成CO₂和I₂；

②用30.0mL 5.00×10^-3mol/L的硫代硫酸钠溶液恰好吸收所产生的碘，发生的反应为：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-

则样品中CO的浓度为

Answer

（12分）

（1）①CO (g) + 2H2(g) == CH3OH (l)，△H =-128.1kJ/mol

②利用率高，污染小

（2）①AD

② H2＋CO3­2— －2e－=H2O +CO2；CO －2e－+CO3­2—=2CO2

（3）5.25 mg/L

【解析】

试题分析： （1）由H2、CO和CH3OH的燃烧热△H分别为-285.8kJ•mol-1、-283.0kJ•mol-1和-726.5kJ•mol-1，则①O2（g）+2H2（g）=2H2O（l），△H=-571.6kJ•mol -1

②CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g），△H=-283.0kJ•mol-1

③CH3OH（l）+3/2O2（g）=CO2（g）+2 H2O（l），△H=-726.5kJ•mol-1

由盖斯定律可知用①+②-③得：CO (g) + 2H2(g) == CH3OH (l)，△H =-128.1kJ/mol，故填：CO (g) + 2H2(g) == CH3OH (l)，△H =-128.1kJ/mol

煤进行气化和液化，将C转化成了液体和气体燃料，使得燃料的利用率增大，同时减少了对环境的污染，故填：利用率高，污染小

（2）①CH4和水蒸气进行催化重整生成CO和H2的方程式为CH4+H2OCO+3H2，A、混合气体的密度与气体的质量和体积有关，反应中气体的质量不变，但体积逐渐增大，因此密度不随时间变化，能够表明达到化学平衡状态，A正确；B、CO和H2的体积分数之比始终等于1:3，不能判断是否达到化学平衡状态，B错误；C、有关是3v正(CH4)=v逆(H2)才能够表明达到化学平衡状态，C错误；D、混合气体的平均相对分子质量，与气体的质量和物质的量有关，气体的质量不变，而物质的量逐渐增大，因此混合气体的平均相对分子质量不随时间变化而变化，能够表明达到化学平衡状态。故选AD。

②根据图示，原电池工作时，CO和H2为负极反应，被氧化生成二氧化碳和水，正极为氧气得电子生成CO32-，负极（A）反应为H2＋CO3­2— －2e－=H2O +CO2；CO －2e－+CO3­2—=2CO2，正极（B）反应为：O2+2CO2+4e-=2CO32-，故填：H2＋CO3­2— －2e－=H2O +CO2；CO －2e－+CO3­2—=2CO2

（3）设样品中CO的浓度为x

CO与I2O5反应生成CO2和I2，反应方程式为5CO+I2O5=5CO2+I2

n（Na2S2O3）=30.0×10-3L×5×10-3mo/L=1.50×10-4mol

根据关系式：2Na2S2O3——I2——5CO

2 mol 5mol

1.5×10-4mol

有：= ，解得：x=5.25mg/L

考点：考查了盖斯定律、煤的综合利用、电化学和化学计算等相关知识。