煤制备CH4是一种有发展前景的新技术。
I. 煤炭气化并制备CH4包括以下反应:
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)ΔH1=+131kJ/mol
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔH2= −41kJ/mol
CO(g)+3H2(g)=CH4(g)+H2O(g)ΔH3= −206kJ/mol
(1)写出煤和气态水制备CH4(产物还有CO2)的热化学方程式。
(2)煤转化为水煤气(CO和H2)作为燃料和煤直接作为燃料相比,主要的优点有。
(3)写出甲烷—空气燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)中负极的电极反应式。
II. 对以上反应CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) ΔH2= −41kJ/mol,起始时在密闭容器中充入1.00 molCO和1.00 molH2O,分别进行以下实验,探究影响平衡的因素(其它条件相同且不考虑任何副反应的影响)。实验条件如下表:
实验编号
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容器体积/L
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温度/°C
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①
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2.0
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1200
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②
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2.0
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1300
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③
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1.0
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1200
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(1)实验①中c(CO2)随时间变化的关系见下图,请在答题卡的框图中,画出实验②和③中c(CO2)随时间变化关系的预期结果示意图。

(2)在与实验①相同的条件下,起始时充入容器的物质的量:n(CO)=n(H2O)=n(CO2) =n(H2)=1.00mol。通过计算,判断出反应进行的方向。(写出计算过程。)