题目
煤炭地下气化可将煤高效转化为富含氢气的煤气，H2主要通过水蒸气的还原析氢得到。反应如下（温度为T0）：反应ⅰC（s）+H2O（g）⇌H2（g）+CO（g） Δ(H)_(1)=+131.5kJ•mo(l)^-1 K1反应ⅱCO（g）+H2O（g）⇌H2（g）+CO2（g） Δ(H)_(2)=-41.0kJ•mo(l)^-1 K2回答下列问题：（1）写出反应ⅰ平衡常数的表达式：K1= ____ 。（2）反应C（s）+2H2O（g）⇌2H2（g）+CO2（g）的ΔH= ____ kJ•mol-1，平衡常数K= ____ （用含K1、K2的代数式表示）。（3）氧交换机理常用于描述反应ⅰ的历程，包含如图所示两个过程，过程1为活性炭位C吸附H2O（g）形成碳氧复合物C（O），补充该过程的化学方程式：H2O+C= ____ +C（O）。过程1 过程2-|||-90 bigcirc -|||-bigcirc ○□ooo =00 bigcirc -|||-bigcirc ○○一。 bigcirc -|||-bigcirc C OH（4）温度为T0时，在恒容密闭容器中模拟水蒸气的还原析氢过程，下列说法正确的是 ____ 。A．适当减小压强能提高水蒸气的平衡转化率B．增加煤炭可以提高H2的平衡产率C．向容器内充入He可提高反应速率D．选择合适催化剂可以提高H2在单位时间内的产量（5）还原析氢过程中，煤层地下水含量过高会降低反应区温度，影响平衡时煤气（主要包含H2、CO与CO2）组成。煤气组成与煤层地下水含量的关系如图，曲线a是H2，曲线b是 ____ 。煤层地下水含量＞0.3%时，H2占有量随煤层地下水含量增大逐渐 ____ （填“增大”、“减小”或“不变”），原因是 ____ 。过程1 过程2-|||-90 bigcirc -|||-bigcirc ○□ooo =00 bigcirc -|||-bigcirc ○○一。 bigcirc -|||-bigcirc C OH
煤炭地下气化可将煤高效转化为富含氢气的煤气，H2主要通过水蒸气的还原析氢得到。反应如下（温度为T0）：
反应ⅰC（s）+H2O（g）⇌H2（g）+CO（g） $Δ{H}_{1}=+131.5kJ•mo{l}^{-1}$ K1
反应ⅱCO（g）+H2O（g）⇌H2（g）+CO2（g） $Δ{H}_{2}=-41.0kJ•mo{l}^{-1}$ K2
回答下列问题：
（1）写出反应ⅰ平衡常数的表达式：K1= ____ 。
（2）反应C（s）+2H2O（g）⇌2H2（g）+CO2（g）的ΔH= ____ kJ•mol-1，平衡常数K= ____ （用含K1、K2的代数式表示）。
（3）氧交换机理常用于描述反应ⅰ的历程，包含如图所示两个过程，过程1为活性炭位C吸附H2O（g）形成碳氧复合物C（O），补充该过程的化学方程式：H2O+C= ____ +C（O）。
（4）温度为T0时，在恒容密闭容器中模拟水蒸气的还原析氢过程，下列说法正确的是 ____ 。
A．适当减小压强能提高水蒸气的平衡转化率
B．增加煤炭可以提高H2的平衡产率
C．向容器内充入He可提高反应速率
D．选择合适催化剂可以提高H2在单位时间内的产量
（5）还原析氢过程中，煤层地下水含量过高会降低反应区温度，影响平衡时煤气（主要包含H2、CO与CO2）组成。煤气组成与煤层地下水含量的关系如图，曲线a是H2，曲线b是 ____ 。煤层地下水含量＞0.3%时，H2占有量随煤层地下水含量增大逐渐 ____ （填“增大”、“减小”或“不变”），原因是 ____ 。
反应ⅰC（s）+H2O（g）⇌H2（g）+CO（g） $Δ{H}_{1}=+131.5kJ•mo{l}^{-1}$ K1
反应ⅱCO（g）+H2O（g）⇌H2（g）+CO2（g） $Δ{H}_{2}=-41.0kJ•mo{l}^{-1}$ K2
回答下列问题：
（1）写出反应ⅰ平衡常数的表达式：K1= ____ 。
（2）反应C（s）+2H2O（g）⇌2H2（g）+CO2（g）的ΔH= ____ kJ•mol-1，平衡常数K= ____ （用含K1、K2的代数式表示）。
（3）氧交换机理常用于描述反应ⅰ的历程，包含如图所示两个过程，过程1为活性炭位C吸附H2O（g）形成碳氧复合物C（O），补充该过程的化学方程式：H2O+C= ____ +C（O）。
（4）温度为T0时，在恒容密闭容器中模拟水蒸气的还原析氢过程，下列说法正确的是 ____ 。
A．适当减小压强能提高水蒸气的平衡转化率
B．增加煤炭可以提高H2的平衡产率
C．向容器内充入He可提高反应速率
D．选择合适催化剂可以提高H2在单位时间内的产量
（5）还原析氢过程中，煤层地下水含量过高会降低反应区温度，影响平衡时煤气（主要包含H2、CO与CO2）组成。煤气组成与煤层地下水含量的关系如图，曲线a是H2，曲线b是 ____ 。煤层地下水含量＞0.3%时，H2占有量随煤层地下水含量增大逐渐 ____ （填“增大”、“减小”或“不变”），原因是 ____ 。
题目解答
答案
解：（1）化学反应平衡常数等于生成物浓度幂之积除以反应物浓度幂之积，则反应ⅰ平衡常数的表达式：${K}_{1}=\frac{c（{H}_{2}）•c（CO）}{c（{H}_{2}O）}$，
故答案为：$\frac{c（{H}_{2}）•c（CO）}{c（{H}_{2}O）}$；
（2）反应ⅰ+反应ⅱ得：C（s）+2H2O（g）⇌2H2（g）+CO2（g），则ΔH=+131.5kJ•mol-1+（-41.0kJ•mol-1）=+90.5kJ•mol-1；根据盖斯定律可知，反应方程式相加，反应平衡常数相乘，则反应C（s）+2H2O（g）⇌2H2（g）+CO2（g） K=K1•K2，
故答案为：+90.5；K1•K2；
（3）根据题意，结合元素守恒可知应该补充H2，
故答案为：H2；
（4）A．减小压强，平衡向气体减少的方向移动，适当减小压强能使反应i正向移动，反应ii不移动，能提高水蒸气的平衡转化率，故A正确；
B．增加固体的量对化学平衡移动没有影响，则增加煤炭不可以提高H2的平衡产率，故B错误；
C．He为不参与反应的惰性气体，在恒容密闭容器中充入He对反应速率无影响，故C错误；
D．加入催化剂加快反应速率，则选择合适催化剂可以提高H2在单位时间内的产量，故D正确；
故答案为：AD；
（5）煤层地下水含量过高会降低反应区温度，温度降低，反应i化学平衡逆向移动，反应ii化学平衡正向移动，则CO2含量会减小，CO含量会增大，则曲线b是CO2；由图可知，煤层地下水含量大于0.3%时，H2占有量随煤层地下水含量增大逐渐减小，原因是随煤层地下水含量增大，温度逐渐降低，此时降低温度对反应ii化学平衡移动影响大于反应i，则H2占有量随煤层地下水含量增大逐渐减小，
故答案为：CO2；减小；随煤层地下水含量增大，温度逐渐降低，此时降低温度对反应i化学平衡移动影响大于反应ii。
故答案为：$\frac{c（{H}_{2}）•c（CO）}{c（{H}_{2}O）}$；
（2）反应ⅰ+反应ⅱ得：C（s）+2H2O（g）⇌2H2（g）+CO2（g），则ΔH=+131.5kJ•mol-1+（-41.0kJ•mol-1）=+90.5kJ•mol-1；根据盖斯定律可知，反应方程式相加，反应平衡常数相乘，则反应C（s）+2H2O（g）⇌2H2（g）+CO2（g） K=K1•K2，
故答案为：+90.5；K1•K2；
（3）根据题意，结合元素守恒可知应该补充H2，
故答案为：H2；
（4）A．减小压强，平衡向气体减少的方向移动，适当减小压强能使反应i正向移动，反应ii不移动，能提高水蒸气的平衡转化率，故A正确；
B．增加固体的量对化学平衡移动没有影响，则增加煤炭不可以提高H2的平衡产率，故B错误；
C．He为不参与反应的惰性气体，在恒容密闭容器中充入He对反应速率无影响，故C错误；
D．加入催化剂加快反应速率，则选择合适催化剂可以提高H2在单位时间内的产量，故D正确；
故答案为：AD；
（5）煤层地下水含量过高会降低反应区温度，温度降低，反应i化学平衡逆向移动，反应ii化学平衡正向移动，则CO2含量会减小，CO含量会增大，则曲线b是CO2；由图可知，煤层地下水含量大于0.3%时，H2占有量随煤层地下水含量增大逐渐减小，原因是随煤层地下水含量增大，温度逐渐降低，此时降低温度对反应ii化学平衡移动影响大于反应i，则H2占有量随煤层地下水含量增大逐渐减小，
故答案为：CO2；减小；随煤层地下水含量增大，温度逐渐降低，此时降低温度对反应i化学平衡移动影响大于反应ii。