问题 填空题

(10分)美国Bay等工厂使用石油热裂解的副产物甲烷来制取氢气,其生产流程如右图:

(1)此流程的第II步反应为:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),该反应的化学平衡常数表达式为K=               ;反应的平衡常数随温度的变化如下表:

温度/℃4005008301000
平衡常数K1091 
从上表可以推断:此反应是       (填“吸”或“放”)热反应。在830℃下,若开始时向恒容密闭容器中充入CO与H2O均为1mo1,则达到平衡后CO的转化率为        

(2)在830℃,以下表的物质的量(单位为mol)投入恒容反应器发生上述第II步反应,其中反应开始时,向正反应方向进行的有        (填实验编号);

实验编号n(CO)n(H2O)n(H2)n(CO2)
A1523
B2211
C0.5211
(3)在一个不传热的固定容积的容器中,判断此流程的第II步反应达到平衡的标志是           

①体系的压强不再发生变化                         ②混合气体的密度不变

③混合气体的平均相对分子质量不变           ④各组分的物质的量浓度不再改变

⑤体系的温度不再发生变化                         ⑥v(CO2)v(H2O)

(4)右图表示此流程的第II步反应,在t1时刻达到平衡、在t2时刻因改变某个条件浓度发生变化的情况:图中t2时刻发生改变的条件是(写出两种)                          

答案

(1)(1分)  放(1分)   50%(2分)  

(2)B(2分)  

(3)④⑤⑥(2分)  

(4)降低温度,或增加水蒸汽的量,或减少氢气的量(2分)

(1)分析表格数据,得:升温K值减小,即平衡逆向移动,说明逆向是吸热反应,则正向为放热反应;

830℃  CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)

n0     1mo1   1mo1      0      0

n       x      x        x      x

n(平衡)1-x    1-x       x      x

则K=x2/(1-x)2=1,求解,得:x="0.5" mo1

所以,达到平衡后CO的转化率=x/1mo1=50%;

(2)利用Q与K的关系求解;利用Q=[C(H2)C(CO2)]/[C(CO)C(H2O)],依次求得Q(A)=1.2、Q(B)=0.25、Q(C)=1;要正向进行,则Q<K,故选B;

(3)因反应前后气态物质系数相等,则无论是否达平衡态,压强都不变,故①不是反应达到平衡的标志;②混合气体的密度=m(气体)/V,因为各物质均为气体,由“质量守恒”得:无论是否达平衡态,m(气体)为一定值,“固定容积的容器”则V为一定值,故②不是反应达到平衡的标志;③混合气体的平均相对分子质量= m(气体)/n(气体),因为各物质均为气体,由“质量守恒”得:无论是否达平衡态,m(气体)为一定值,由化学方程式系数得:无论是否达平衡态,n(气体)为一定值,故③不是反应达到平衡的标志;④是;⑤该反应为放热反应,则体系的温度不变,说明达到了平衡态;⑥是;

(4)分析图像可以看出:在t2时刻,因条件的改变使C(CO2)增大、C(CO)减小,说明平衡正向移动;但不能是增大C(CO)使平衡正向移动(因增大C(CO),能使平衡正向移动,C(CO2)增大,但C(CO)也增大)

单项选择题
问答题