煤的直接燃烧已引起严重的生态和环境污染,并且其直接燃烧很难解决温室气体减排问题。解决煤炭的清洁高效利用问题是中国发展低碳经济的关键。下图是煤气化和除硫的实验系统示意图:
其操作步骤为:
I.升温至实验温度,通人高纯N2,从投料口加人石英砂(含载氧体)
Ⅱ.停止通入N2,从反应器下方按比例通入水蒸气和CO2,从投料口加入CaO
Ⅲ.停止通入水蒸气和CO2,从投料口加入煤
Ⅳ.持续通入水蒸气和CO2,开始反应;在气体出口管中通人高纯N2
(1)冷凝器的作用是 。
(2)可使用CaCO3代替CaO脱硫,CaCO3脱硫的化学方程式为 。
(3)通人N2的目的: 。
(4)反应器中发生如下几种反应:
C(s)十H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H=+131kJ/mol
C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=-394kJ/mol
CO(g)+O2(g)=CO2(g) △H=-283kJ/mol
CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)
下图能表示CO与H2O(g)生成CO2和H2的反应过程和能量关系的图是 (填序号)。
(5)已知830℃时,CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)的平衡常数K=1,等物质的量的CO和H2O反应达到平衡时,CO的转化率为 .
(6)煤气化过程中会生成少量CH4,已知CH4与CaSO4反应生成CaS、CO2和H2O,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
(7)煤气化后,混合气体由CO、H2和CH4等组成,可用于制燃料电池。其中碱性条件下CH4参与反应的电极反应式为 。