Question

【题目】工业上由N2、H2合成NH3 ． 制备H2需经多步完成，其中“水煤气（CO、H2）变换”是纯化H2的关键一步．
（1）水煤气变换：CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g），平衡常数K随温度变化如表：

温度/℃	200	300	400
K	290	39	11.7

①下列分析正确的是 ．
a．水煤气变换反应的△H＜0
b．增大压强，可以提高CO的平衡转化率
c．增大水蒸气浓度，可以同时增大CO的平衡转化率和反应速率
②以氨水为吸收剂脱除CO2 ． 当其失去吸收能力时，通过加热使吸收剂再生．用化学方程式表示“吸收”、“再生”两个过程： ．
（2）Fe3O4是水煤气变换反应的常用催化剂，经CO、H2还原Fe2O3制备．两次实验结果如表：

	实验Ⅰ	实验Ⅱ
通入气体	CO、H2	CO、H2、H2O（g）
固体产物	Fe3O4、Fe	Fe3O4

结合化学方程式解释H2O（g）的作用： ．
（3）2016年我国某科研团队利用透氧膜，一步即获得N2、H2 ， 工作原理如图所示．（空气中N2与O2的物质的量之比按4：1计）
①起还原作用的物质是 ．
②膜Ⅰ侧发生的电极反应式是 ．
③膜Ⅰ侧所得气体 =3，CH4、H2O、O2反应的化学方程式是 ．

Answer 1

【答案】
（1）ac；NH3+H2O+CO2=NH4HCO3、NH4HCO3 NH3↑+H2O+CO2↑
（2）Fe3O4（s）+4H2（g）?3Fe（s）+4H2O（g），加入H2O（g）后抑制Fe3O4被H2进一步还原
（3）CH4；H2O+2e-=H2+O2﹣、O2+4e-=2O2﹣；14CH4+12H2O+O2=14CO+4OH2 ．
【解析】解：（1）①a．由表格数据可知，温度越高，K越小，则正反应为放热反应，则△H＜0，故正确；b．该反应为气体体积不变的反应，增大压强，平衡不移动，不能提高转化率，故错误；c．增大水蒸气浓度，反应速率增大，促进CO的转化，则可以同时增大CO的平衡转化率和反应速率，故正确； 所以答案是：a c；②以氨水为吸收剂脱除CO2 ． 当其失去吸收能力时，通过加热使吸收剂再生．用化学方程式表示“吸收”、“再生”两个过程吸收：NH3+H2O+CO2=NH4HCO3、NH4HCO3 NH3↑+H2O+CO2↑，所以答案是：NH3+H2O+CO2=NH4HCO3、NH4HCO3 NH3↑+H2O+CO2↑；（2）发生Fe3O4（s）+4H2（g）3Fe（s）+4H2O（g），增大生成物浓度，平衡逆向移动，则H2O（g）的作用为Fe3O4（s）+4H2（g）3Fe（s）+4H2O（g），加入H2O（g）后抑制Fe3O4被H2进一步还原，所以答案是：Fe3O4（s）+4H2（g）3Fe（s）+4H2O（g），加入H2O（g）后抑制Fe3O4被H2进一步还原；（3）①C失去电子，则起还原作用的物质是CH4 ， 所以答案是：CH4；②膜Ⅰ侧发生的电极反应式是H2O+2e﹣=H2+O2﹣、O2+4e﹣=2O2﹣ ， 所以答案是：H2O+2e﹣=H2+O2﹣、O2+4e﹣=2O2﹣；③空气中N2与O2的物质的量之比为4：1，膜Ⅰ侧所得气体 =3，氮气在反应前后不变，设氮气为4mol，则生成氢气为12mol，由膜I侧反应可知12molH2O得到电子、1molO2得到电子，膜I上发生12H2O+24e﹣=12H2+12O2﹣、O2+4e﹣=2O2﹣ ， 膜II上14molCH4中C失去84mol电子、H得到56mol电子时，总反应遵循电子守恒，则反应为14CH4+12H2O+O2=14CO+4OH2 ， 所以答案是：14CH4+12H2O+O2=14CO+4OH2 ．
【考点精析】认真审题，首先需要了解化学平衡状态本质及特征(化学平衡状态的特征：“等”即 V正=V逆>0；“动”即是动态平衡，平衡时反应仍在进行；“定”即反应混合物中各组分百分含量不变；“变”即条件改变，平衡被打破，并在新的条件下建立新的化学平衡；与途径无关，外界条件不变，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态（等效）)．