Question

煤和天然气都是重要的化石资源，在工业生产中用途广泛。

(1)燃煤时往往在煤中添加石灰石，目的是______________，达到该目的时发生反应的化学方程式为__________________________ 。

(2)煤的综合利用包括______________ (将煤隔绝空气加强热)、煤的气化和液化。煤的气化是将其转化为可燃性气体的过程，主要发生的反应的化学方程式为______________ 。

(3)CO是煤气的主要成分，可与水蒸气反应生成氢气：CO(g)+ H₂O(g)⇌CO₂(g)+H₂(g)△H。 查阅资料得出相关数据如下：

温度/°C	400	500
平衡常数K	9	5.3

①该反应升高到一定温度时，反应将不能正向进行，由此判断该反应的△S_____(填“＞”或“＜”")0。

②在容积为10 L的密闭容器中通入0.1 mol CO(g)和0.1 mol H₂O(g)发生反应，在400℃时反应达到平衡，此时CO(g)的转化率为_____________。

(4)将2 mol CH₄和4 mol H₂O(g)通入容积为10 L的恒容密闭容器中，发生反应：CH₄(g)+ H₂O(g)⇌CO(g)+ 3H₂(g)。CH₄的平衡转化率与温度、压强的变化关系如图所示。

①200 °C时，该反应的平衡常数K=_________________。

②A、B、C三点的平衡常数K_A、K_B、K_C的大小关系是_________________。

③压强：p₁________________ (填“＞”“＜”或“＝”)p₂。

Answer

减少SO2的排放 2SO2 +O2 +2CaCO32CaSO4+2CO2 煤的干馏或煤的焦化 C+ H2O(g) CO+H2 ＜ 75% 0. 09 mol2/L2 KC＞KB＞KA ＜

【解析】

(1)从煤含硫元素、二氧化硫和酸雨相关内容回答；

(2) 从煤的综合利用相关知识回答；

(3) 从表中温度变化、平衡常数的变化关系，判断反应的热效应，①应用自发反应时△H-T△S＜0的知识判断△S是不是大于0；②从表中找出：在400℃时K=9，结合已知条件、用三段式，计算CO(g)的转化率；

(4)①由图找出200 °C时，CH4的平衡转化率=50%，用三段式计算CH4(g)+ H2O(g) ⇌CO(g)+ 3H2(g)的平衡常数；②由图中找出温度变化时平衡移动的方向，判断A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系；③由图中找出压强变化时平衡移动的方向，判断压强的大小关系，据此回答；

(1)煤中含硫元素，燃烧时转变为二氧化硫会引起酸雨，故发生燃煤时往往在煤中添加石灰石，目的是减少SO2的排放；达到该目的时发生反应的化学方程式为2SO2+O2+2CaCO32CaSO4+2CO2；

(2) 除了煤的气化和煤的液化外，煤的综合利用还包括煤的干馏或煤的焦化；煤的气化主要发生的反应的化学方程式为C+ H2O(g)CO+H2；

(3) 从表中数据知：温度升高，反应CO(g)+ H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)的平衡常数变小，则温度升高，该平衡向左移动，则正反应是放热反应，故△H＜0， ①该反应升高到一定温度时，反应将不能正向进行，则较低温度时，△H-T△S＜0、则较高温度时，△H-T△S＞0，由于△H＜0，则△S＜0；②在容积为10 L的密闭容器中通入0.1 mol CO(g)和0.1 mol H2O(g)发生反应，据表知，在400℃时K=9，则反应达到平衡，，x= 0.0075mol/L， 此时CO(g)的转化率为=75%；

(4)将2 mol CH4和4 mol H2O(g)通入容积为10 L的恒容密闭容器中，发生反应：CH4(g)+ H2O(g) ⇌CO(g)+ 3H2(g)，①由图知，200 °C时，CH4的平衡转化率=50%，则，该反应的平衡常数；②由图知，升温，CH4的平衡转化率增大平衡右移，则升温平衡常数增大，TC＞TB＞TA，故A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系是KC＞KB＞KA；③若减压，则CH4(g)+ H2O(g) ⇌CO(g)+ 3H2(g)平衡右移，由图知，温度不变压强由p2改变为p1时，CH4的平衡转化率增大平衡右移，则压强：p1＜p2。