问题 填空题

以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业叫煤化工。

(1)将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气。反应为: C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)   ΔH=+131.3 kJ·mol-1, 

①该反应在常温下_____________自发进行(填“能”与“不能”);

②恒温,在容积可变的密闭容器中,进行如上可逆反应。一段时间后,下列物理量不发生变化时,能表明该反应已达到平衡状态的有________________

Ⅰ混合气体的密度;               Ⅱ容器内气体的压强; Ⅲ混合气体的总物质的量;        

ⅣCO物质的量浓度       

A.只有Ⅳ    B.只有Ⅰ和Ⅳ  C.只有Ⅱ和Ⅲ  D.Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ     

(2)水煤气再进一步反应可制取氢气。反应为H2O(g)+CO(g)  H2(g)+CO2(g),某温度下该反应的平衡常数K= 4/9。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中,只投入H2(g)和CO2(g),其起始浓度如下表所示。下列判断不正确的是_________。  

A.反应开始时,丙中的反应速率最快,甲中的反应速率最慢

B.平衡时,甲中和丙中H2的转化率均是60%

C.平衡时,丙中c(CO2)是甲中的2倍,是0.012mol/L

D.平衡时,乙中CO2的转化率大于60%

(3)目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇。一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ,下图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ·mol-1)的变化。在体积为1 L的恒容密闭容器中,充入1mol CO2和3mol H2反应

①下列措施中能使c (CH3OH)增大的是____________ 。

A.升高温度      B.充入He(g),使体系压强增大 C.将H2O(g)从体系中分离出来     D.再充入1mol CO2和3mol H2

②在温度T1时,当反应达到平衡时,测得n(H2) = 2.4 mol;其它条件不变,在温度T2时,当反应达到平衡时,测得n(CO2) = 0.82 mol,则T2______T1。(填“>”、“<”或“=”)

(4)在一定条件下科学家从烟道气中分离出CO2与太阳能电池电解水产生的H2合成甲醇。CH3OH、H2的燃烧热分别为:△H=-725.5kJ/mol、△H=-285.8kJ/mol。

①写出工业上以CO2、H2合成CH3OH和液态水的热化学方程式:______________;

②该转化的积极意义是___________;

③有人提出,可以设计反应CO2=C+O2(△H>0、△S<0)来消除CO2对环境的影响。请你判断是否可行并说出理由:_______________。 

答案

(1)① 不能  ; ②  D     

(2)C         

(3)①CD    ; ② >

(4)①CO2(g)+3H2(g)→CH3OH(l)+H2O(l)   △H=-131.9kJ/mol

②可降低温室效应和弥补资源短缺

③不可行,该反应是一个焓增、熵减的反应,所以不能自发进行

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