问题 问答题

合成氨工业中原料气(H2、CO的混合气)在进入合成塔前常用醋酸亚铜氨溶液来吸收原料气中的CO:Cu(NH32Ac(溶液)+CO(g)⇌Cu(NH32Ac•CO(溶液)+Q kJ(Q>0),吸收CO后的溶液经过适当处理又可以重新生成醋酸亚铜氨.

(1)写出该反应的平衡常数表达式K=______;升高温度K值将______(选填“增大”“减小”“不变”).

(2)必须除去原料气中CO的原因是______,欲充分吸收CO,适宜的条件是______(选填序号)

a.升高温度      b.增大压强    c.增大醋酸亚铜氨溶液浓度

吸收CO时,溶液中Cu(NH32Ac和Cu(NH32Ac•CO的浓度(mol/L)变化情况如下:

0min30min45min60min90min
Cu(NH32Ac2.01.20.90.91.8
Cu(NH32Ac•CO0a1.11.10.2
(3)前30min Cu(NH32Ac的平均反应速率为______;

(4)60min时改变的条件可能是______.

答案

(1)Cu(NH32Ac(溶液)+CO(g)⇌Cu(NH32Ac•CO(溶液)平衡常数表达式k=

c[Cu(NH3)2Ac•CO]
c[Cu(NH3)2Ac]×c(CO)
,该反应正反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小,

故答案为:

c[Cu(NH3)2Ac•CO]
c[Cu(NH3)2Ac]×c(CO)
;减小;

(2)CO会导致催化剂中毒,必须除去原料气中CO,防止催化剂中毒;

a.该反应正反应为放热反应,升高温度向逆反应方向移动,不利于CO吸收,故a错误;

b.正反应为气体体积减小的反应,增大压强平衡向正反应方向移动,有利于CO吸收,故b正确;

c.增大醋酸亚铜氨溶液浓度,平衡向正反应方向移动,有利于CO吸收,故c正确;

故答案为:防止催化剂中毒;bc;

(3)由表中数据可知,前30min内Cu(NH32Ac浓度变化为2mol/L-1.2mol/L=0.8mol/L,故Cu(NH32Ac的平均反应速率为

0.8mol/L
30min
=0.027 mol/(L•min),

故答案为:0.027 mol/(L•min);

比较计算Cu(NH32Ac•CO浓度变化,再根据v=

△c
△t
计算;

(4)由表中数据可知,45min时到达平衡,60min到90min,Cu(NH32Ac浓度增大0.9mol/L,Cu(NH32Ac•CO浓度减小0.9mol/L,等于化学计量数之比,且速率比0-30min快,应是改变条件平衡向逆反应方向移动,且加快反应速率,正反应是体积减小的反应,不可能是增大压强,正反应是放热反应,故可能是升高温度,

故答案为:升高温度.

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