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 。

答案

(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 ^- 。