(14分)合成气是以H2、CO等为主要组成的供化学合成的原料气,回答有关问题:
(1)甲烷在一定条件下与水反应可得合成气,该反应中每转移1.2mol电子,所得合成气在表况下的体积为 L。
(2)合成气在合成氨气时需除去CO,可利用以下反应: CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H=-41.16kJ/mol,对于该反应有关表述正确的是 。
a.其他条件不变,缩小体系体积增大压强时反应速率不变,所以平衡不移动
b.绝热条件下,若测得该体系温度不再改变,则反应处于平衡状态
c.温度升高,该反应平衡常数增大
d.为提高CO转化率,可适当增加水蒸气用量
某温度下,H2O和CO按体积比5:l充入某恒容反应器,平衡时测得CO与CO2体积比l:9,则该条件下的平衡常数为 (保留两位有效数字)
(3)为除去(2)中生成的CO2,可用碳酸钾溶液吸收,常温下pH=10的碳酸钾溶液中水电离的OH- 的物质的量浓度为 ,碳酸氢钾溶液中离子浓度大小顺序为
(4)CO2和NH3在一定条件下反应生成尿素[CO(NH2)2]:CO2(g)+2NH3(1)=H2O(1)+CO(NH2)2(1),CO2的转化率随温度变化曲线如下,则该反应H 0(填“>”或“<”),从合成塔内出来的气体中仍含有一定量的CO2、NH3,应如何处理 。
(14分,每空2分)(1)17.92L
(2)b d 2.0
(3)10-4mol/L [K+]>[HCO3]>[OH]>[H+]
(4)< 净化后重新充入合成塔内,循环利用,提高原料利用率
(1)甲烷在一定条件下与水反应的方程式为CH4+H2O→CO+3H2,即每生成4mol气体反应中就转移6ml电子。反应中每转移1.2mol电子,所得合成气在标准状况下的体积为。
(2)缩小体系体积增大压强,则反应速率一定会增大,但反应前后气体的体积不变,故改变越强不影响平衡,a不正确。绝热条件下,若测得该体系温度不再改变,说明此时正逆反应速率相等,即达到平衡状态,b正确。正反应放热,温度升高平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小,c不正确。增加水蒸气用量虽然可降低自身的转化率,但会提高其它反应物的转化率,d正确。
(3)碳酸钾水解显碱性,促进了水的电离,所以下pH=10的碳酸钾溶液中水电离的OH- 的物质的量浓度为1×10-4mol/L。碳酸氢钾溶液显碱性是因为碳酸氢钾的水解程度大于其电离程度,所以溶液中离子浓度大小顺序为c(K+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)>c(CO32-)。
(4)由图像可看出,在等压时温度越高,二氧化碳的转化率越低,所以正反应是放热反应。为了提高原料的利用率,必须循环使用。