水煤氣變換反應(yīng)可用于大規(guī)模制H₂，反應(yīng)原理如下：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）ΔH=-41.2kJ/mol
（1）生產(chǎn)中，欲既提高CO的轉(zhuǎn)化率，又提高反應(yīng)速率，可采取的一項(xiàng)措施是

提高H₂O（g）的濃度

提高H₂O（g）的濃度

；
（2）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其他條件不變，在體系中投入一定量CaO可以增大H₂的體積分?jǐn)?shù)，從化學(xué)平衡的角度解釋原因：

CaO可以和產(chǎn)物CO₂反應(yīng)，降低產(chǎn)物的濃度，使平衡正向移動

CaO可以和產(chǎn)物CO₂反應(yīng)，降低產(chǎn)物的濃度，使平衡正向移動

；
（3）在其他條件相同時，將兩種等質(zhì)量不同粒徑的CaO（納米級和微米級）投入體系中，H₂體積分?jǐn)?shù)隨時間變化如圖所示，其中表示納米級CaO對H₂體積分?jǐn)?shù)產(chǎn)生影響的曲線是

a

a

（填“a”或“b”），判斷理由是

質(zhì)量相等的納米級CaO顆粒更細(xì)小，表面積更大，與CO₂接觸更充分，吸收的CO₂更多，反應(yīng)限度更大，H₂體積分?jǐn)?shù)更大

質(zhì)量相等的納米級CaO顆粒更細(xì)小，表面積更大，與CO₂接觸更充分，吸收的CO₂更多，反應(yīng)限度更大，H₂體積分?jǐn)?shù)更大

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（4）水煤氣變換反應(yīng)的機(jī)理被廣泛研究，其中有一種為甲酸基機(jī)理，步驟如下：
①H₂O^*→OH^*+H^*OsurE_al=49kJ?mol^-1
②CO（g）+

OH*

OH*

+H^*Osuf→trans-HCOOH^*（l）E_a2=23kJ?mol^-1
③trans-HCOOH^*（l）→cis-HCOOH^*E_a3=59kJ?mol^-1
④cis-HCOOH^*→CO₂^*+H₂（g）E_a4=35kJ?mol^-1
其中控速步驟為

③

③

（填方程式代號），用合適的微粒符號補(bǔ)全反應(yīng)②

OH*

OH*

；
（5）將CaCO₃加熱至t℃，部分發(fā)生分解，達(dá)到平衡時Kp=P₀kPa.t℃，在一真空密閉容器中加入過量的CaCO₃，再充入一定量的H₂，加入催化劑使其發(fā)生反應(yīng)：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）（忽略其他副反應(yīng)），測得該反應(yīng)中物質(zhì)分壓如圖所示（t時刻前，CO₂的分壓未給出）：

②A點(diǎn)坐標(biāo)為（t,

P₀

P₀

）；
②H₂的平衡轉(zhuǎn)化率為

50%

50%

；
③反應(yīng)CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）的平衡常數(shù)K_p=

10

10

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