(16分)通过煤的气化和液化,使碳及其化合物得以广泛应用。
I.工业上先用煤转化为CO,再利用CO和水蒸气反应制H
2时,存在以下平衡:
CO(g)+H
2O(g)

CO
2(g)+H
2(g)
(1)向1L恒容密闭容器中充入CO和H
2O(g),800℃时测得部分数据如下表。
t/min
| 0
| 1
| 2
| 3
| 4
|
n(H2O)/mol
| 0.600
| 0.520
| 0.450
| 0.350
| 0.350
|
n(CO)/mol
| 0.400
| 0.320
| 0.250
| 0.150
| 0.150
|
则该温度下反应的平衡常数K=
。(保留2位有效数字)
(2)相同条件下,向2L恒容密闭容器中充入1molCO、1mol H
2O(g)、2molCO
2、2mo1 H
2,此时v (正)_____________ v (逆)(填“>” “="”" 或 “<”)。
II.已知CO(g)、H
2(g)、CH
3OH(l)的燃烧热分别为283 kJ·mol
-1、286 kJ·mol
-1、726 kJ·mol
-1。
(3)利用CO、H
2合成液态甲醇的热化学方程式为
。
(4)依据化学反应原理,分析增加压强对制备甲醇反应的影响
。
III.为摆脱对石油的过度依赖,科研人员将煤液化制备汽油,并设计了汽油燃料电池,电池工作原理如右图所示:一个电极通入氧气,另一电极通入汽油蒸气,电解质是掺杂了Y
2O
3的ZrO
2晶体,它在高温下能传导O
2—。

(5)以辛烷(C
8H
18)代表汽油,写出该电池工作时的负极反应方程式
。
(6)已知一个电子的电量是1.602×10
—19C,用该电池电解饱和食盐水,当电路中通过1.929×10
5C的电量时,生成NaOH
g。
Ⅳ.煤燃烧产生的CO
2是造成温室效应的主要气体之一。
(7)将CO
2转化成有机物可有效地实现碳循环。如:
a.6CO
2+6H
2O

C
6H
12O
6+6O
2 b.2CO
2 + 6H
2
C
2H
5OH +3H
2O
c.CO
2 + CH
4
CH
3COOH d.2CO
2 + 6H
2 
CH
2=CH
2 + 4H
2O
以上反应中,最节能的是
,反应b中理论上原子利用率为
。