问题 填空题

“洁净煤技术”研究在世界上相当普遍,科研人员通过向地下煤层气化炉中交替鼓入空气和水蒸气的方法,连续产出了热值高达122500~16000 kJ·m-3的煤炭气,其主要成分是CO和H2。CO和H2可作为能源和化工原料,应用十分广泛。

(1)已知:C(s)+O2(g)=CO2(g)   ΔH1=—393.5 kJ·mol-1  ①

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)  ΔH2=—483.6 kJ·mol-1  ②

C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH3=+131.3 kJ·mol-1  ③

则反应CO(g)+H2(g) +O2(g)= H2O(g)+CO2(g),ΔH=     kJ·mol-1。标准状况下的煤炭气(CO、H2)33.6 L与氧气完全反应生成CO2和H2O,反应过程中转移   mol e-

(2)密闭容器中充有10 mol CO与20 mol H2,在催化剂作用下反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g);CO的平衡转化率(α)与温度、压强的关系如图所示。

①若A、B两点表示在某时刻达到的平衡状态,此时在A点时容器的体积为VAL,则该温度下的平衡常数K=                  ;A、B两点时容器中物质的物质的量之比为n(A):n(B)=     

②若A、C两点都表示达到的平衡状态,则自反应开始到达平衡状态所需的时间tA     tC(填“大于”、“小于”或“等于”)。

③在不改变反应物用量的情况下,为提高CO的转化率可采取的措施是       

A.降温     B.加压     C.使用催化剂    D.将甲醇从混合体系中分离出来

答案

(1)-524.83kJ•mol-1   3mol(2)①VA2/100    5:4  ②大于  ③ABD

题目分析:(1)根据①C(s)+O2(g)═CO2(g)△H1=-393.5kJ•mol-1;②2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H2=-483.6kJ•mol-1;③C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)△H3=+131.3kJ•mol-1三个热化学方程式,利用盖斯定律,将①-③可得反应CO(g)+H2(g)+O2(g)═H2O(g)+CO2(g);△H=-393.5kJ•mol-1-131.3kJ•mol-1=-524.83kJ•mol-1;CO、H2与氧气反应的方程式分别为:2CO+O22CO2;2H2+O22H2O,从方程式可以看出相同物质的量的CO、H2燃烧转移的电子数目相等,所以标准状况下CO、H233.6L与氧气反应生成CO2和H2O转移的电子的物质的量为:﹛(33.6L)/(22.4L/mol)﹜×2=3mol。(2)①根据图象可以看出,A点时CO的转化率为50%,则平衡时各物质的量浓度为:c(CO)=(5mol/L)/VA;c(H2)=(10mol/L)/VA;c(CH3OH)=(5mol/L)/VA;所以平衡常数为=c(CH3OH)/c(CO)×c2(H2)=[(5mol/L)/VA]/[(5mol/L)/VA]·[(10mol/L)/VA]2=VA2/100;根据图象可以看出,A点时CO的转化率为50%,故平衡时CO、H2、CH3OH的物质的量分别为5mol、10mol、5mol,根据图象可以看出,A点时CO的转化率为70%,故平衡时CO、H2、CH3OH的物质的量分别为3mol、6mol、7mol,A、B两点时容器中物质的物质的量之比为n(A):n(B)=20:16=5:4 ②升高温度,反应速率增大,反应开始到达平衡状态所需的时间要少,所以反应开始到达平衡状态所需的时间tA 大于tC;③提高转化率应使平衡向正反应方向移动,根据反应方程式的特征可明显判断出可采取的措施为:降温、加压,将甲醇从混合体系中分离出来,故答案为:降温、加压,将甲醇从混合体系中分离出来。

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