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(16分)碳及其化合物与人类生产、生活密切相关。请回答下列问题:
(1)在化工生产过程中,少量CO的存在会引起催化剂中毒。为了防止催化剂中毒,常用SO2将CO氧化SO2被还原为S。
已知: C(s)+(g)=CO(g)ΔH1=-126.4kJ/mol ①
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2= -393.5kJ·mol-1 ②
S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH3= -296.8kJ·mol-1 ③
则SO2氧化CO的热化学反应方程式:
(2)CO可用于合成甲醇,反应方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。
①CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图1所示,该反应ΔH 0(填“>”或“ <”)。
图2表示CO的转化率与起始投料比[ n(H2)/n(CO)]、温度的变化关系,曲线I、II、III对应的平衡常数分别为K1、K2、K3,则K1、K2、K3的大小关系为 ;测得B(X1,60)点氢气的转化率为40%,则x1= 。
②在恒容密闭容器里按体积比为1:2充入一氧化碳和氢气,一定条件下反应达到平衡状态。当改变反应的某一个条件后,下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是 (填序号)。
A.正反应速率先增大后减小 | B.逆反应速率先增大后减小 |
C.化学平衡常数K值增大 | D.反应物的体积百分含量增大 |
A.正反应速率先增大后减小 | B.逆反应速率先增大后减小 |
C.化学平衡常数K值增大 | D.反应物的体积百分含量增大 |
氨是最重要的氮肥,是产量最大的化工产品之一。课本里介绍的合成氨技术
叫哈伯法,是德国人哈伯1905年发明的,其合成原理为:N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g),△H=-92.4 kJ/mol,△S = -198.3J·mol-1·K-1。他因此获得了1918年诺贝尔化学奖。工业上合成氨的部分工艺流程如下:
反应体系中各组分的部分性质见下表:
(1)下列说法正确的是
A. 因为△H= -92.4 kJ/mol,所以该反应一定能自发进行
B. 因为△S = -198.3J·mol-1·K-1所以该反应一定不能自发进行
C. 该反应在一定条件下可能自发进行。
(2)合成氨反应的平衡常数很小,所以在工业上采取气体循环的流程。即反应后通过把混合气体的温度降低到 使混合气体分离出来产品;继续循环的气体是 。
(3)一定温度下,在密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2并发生反应。
①若容器容积恒定,达到平衡时,气体的压强为原来的7/8,则N2的转化率а1= ,此时反应放热 kJ;
②若容器压强恒定,则达到平衡时,容器中N2的转化率а2 а1(填“>、<或=”)。
(4)某科研小组研究:在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) 反应的影响。
实验结果如图所示:(图中T表示温度,n表示物质的量)
① 图像中T2和T1的关系是:T2 T1,(填“高于”“低于”“等于”“无法确定”)
② 比较在a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2 的转化率最高的是 (填字母)。
③ 在起始体系中加入N2的物质的量为n/3mol时,反应后氨的百分含量最大;若容器容积为1L,n=3mol反应达到平衡时H2的转化率为60%,则此条件下(T2),反应的平衡常数K= 。(不用写单位)
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