2021 年我国制氢量位居世界第一，煤的气化是一种重要的制氢途径。回答下列问题：
(1) 在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的 和
，起始压强为
时，发生下列反应生成水煤气：
Ⅰ.
Ⅱ.
① 下列说法正确的是 ；
A ．平衡时向容器中充入惰性气体，反应 Ⅰ 的平衡逆向移动
B ．混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡
C ．平衡时 的体积分数可能大于
D ．将炭块粉碎，可加快反应速率
② 反应平衡时， 的转化率为
， CO 的物质的量为
。此时，整个体系 ( 填 “ 吸收 ” 或 “ 放出 ”) 热量 kJ ，反应 Ⅰ 的平衡常数
( 以分压表示，分压 = 总压 × 物质的量分数 ) 。
(2) 一种脱除和利用水煤气中 方法的示意图如下：
① 某温度下，吸收塔中 溶液吸收一定量的
后，
，则该溶液的
( 该温度下
的
) ；
② 再生塔中产生 的离子方程式为 ；
③ 利用电化学原理，将 电催化还原为
，阴极反应式为 。
【收录时间】
2023-07-03
【知识点】
电解原理
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(1) BD 吸收 31.2
(2) 10 2
CO 2 ↑+
+H 2 O 2CO 2 +12e - +12H + =C 2 H 4 +4H 2 O 、 AgCl+e - =Ag+Cl -
【详解】（ 1 ） ①A ．在恒温恒容条件下，平衡时向容器中充入惰性气体不能改变反应混合物的浓度，因此反应 Ⅰ 的平衡不移动， A 说法不正确；
B ．在反应中有固体 C 转化为气体，气体的质量增加，而容器的体积不变，因此气体的密度在反应过程中不断增大，当混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡， B 说法正确；
C ．若 C(s) 和 H 2 O(g) 完全反应全部转化为 CO 2 (g) 和 H 2 (g) ，由 C(s)+ 2H 2 O(g) = CO 2 (g)+ 2H 2 (g) 可知， H 2 的体积分数的极值为 ，由于可逆反应只有一定的限度，反应物不可能全部转化为生成物，因此，平衡时 H 2 的体积分数不可能大于
， C 说法不正确；
D ．将炭块粉碎可以增大其与 H 2 O(g) 的接触面积，因此可加快反应速率， D 说法正确；
综上所述，相关说法正确的是 BD 。
② 反应平衡时， H 2 O(g) 的转化率为 50% ，则水的变化量为 0.5mol ，水的平衡量也是 0.5mol ，由于 CO 的物质的量为 0.1mol ，则根据 O 原子守恒可知 CO 2 的物质的量为 0.2mol ，生成 0.2mol CO 2 时消耗了 0.2mol CO ，故在反应 Ⅰ 实际生成了 0.3molCO 。根据相关反应的热化学方程式可知，生成 0.3mol CO 要吸收热量 39.42kJ ，生成 0.2mol CO 2 要放出热量 8.22kJ 此时，因此整个体系吸收热量 39.42kJ-8.22kJ=31.2kJ ；由 H 原子守恒可知，平衡时 H 2 的物质的量为 0.5mol ， CO 的物质的量为 0.1mol ， CO 2 的物质的量为 0.2mol ，水的物质的量为 0.5mol ，则平衡时气体的总物质的量为 0.5mol+0.1mol+0.2mol+0.5mol=1.3mol ，在同温同体积条件下，气体的总压之比等于气体的总物质的量之比，则平衡体系的总压为 0.2MPa 1.3=0.26MPa ，反应 I （ C(s)+H 2 O(g)
CO(g)+H 2 (g) ）的平衡常数 K p =
。
（ 2 ） ① 某温度下 , 吸收塔中 K 2 CO 3 溶液吸收一定量的 CO 2 后， c ( ): c (
)=1:2 ，由
可知，
=
，则该溶液的 pH=10 ；
② 再生塔中 KHCO 3 受热分解生成 K 2 CO 3 、 H 2 O 和 CO 2 ，该反应的离子方程式为 2
CO 2 ↑+
+H 2 O ；
③ 利用电化学原理，将 CO 2 电催化还原为 C 2 H 4 ，阴极上发生还原反应，阳极上水放电生成氧气和 H + ， H + 通过质子交换膜迁移到阴极区参与反应生成乙烯，铂电极和 Ag/AgCl 电极均为阴极，在电解过程中 AgCl 可以转化为 Ag ，则阴极的电极反应式为 2CO 2 +12e - +12H + =C 2 H 4 +4H 2 O 、 AgCl+e - =Ag+Cl - 。
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2023-07-03
综合题
很难
过点