13.煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。
(1)将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气。反应为:
C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3
kJ•mol-1,ΔS=+133.7J•(K•mol) -1
①该反应能否自发进行与 有关;
②一定温度下,在一个容积可变的密闭容器中,发生上述反应,下列能判断该反应达到化学平衡状态的是 (填字母,下同)。
a.容器中的压强不变 b.1 mol H-H键断裂的同时断裂2 molH-O键
c.v正(CO) = v逆(H2O) d.c(CO)=c(H2)
(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
|
实验组 |
温度/℃ |
起始量/mol |
平衡量/mol |
达到平衡所 需时间/min |
||
|
H2O |
CO |
H2 |
CO |
|||
|
1 |
650 |
2 |
4 |
1.6 |
2.4 |
5 |
|
2 |
900 |
1 |
2 |
0.4 |
1.6 |
3 |
|
3 |
900 |
a |
b |
c |
d |
t |
①实验1中以v(CO2) 表示的反应速率为 。
②该反应的逆反应为 (填“吸”或“放”)热反应
③若实验3要达到与实验2相同的平衡状态(即各物质的质量分数分别相等),且t<3min,则a、b应满足的关系是 (用含a、b的数学式表示)。
(3)目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇。一定条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ,右下图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ•mol-1)的变化。在体积为1 L的恒容密闭容器
中,充入1mol CO2和3mol H2,下列措施中能使
c (CH3OH)增大的是___________。
a.升高温度 b.充入He(g),使体系压强增大
c.将H2O(g)从体系中分离出来 d.再充入1mol CO2和3mol H2
12.
合成气的主要成分是一氧化碳和氢气,可用于合成二甲醚等清洁燃料。从天然气获得合成气过程中可能发生的反应有:
① CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)
ΔH1=+206.1 kJ/mol
② CH4(g)+CO2(g)
2CO(g)+2H2(g)
ΔH2=+247.3 kJ/mol
③ CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) ΔH3
请回答下列问题:
⑴ 在一密闭容器中进行反应①,测得CH4的物质的量浓度随反应时间的变化如图1所示。反应进行的前5 min内,v(H2)= ;10 min时,改变的外界条件可能是 。
⑵ 如图2所示,在甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH4和CO2,使甲、乙两容器初始容积相等。在相同温度下发生反应②,并维持反应过程中温度不变。已知甲容器中CH4的转化率随时间变化的图像如图3所示,请在图3中画出乙容器中CH4的转化率随时间变化的图像。
⑶ 反应③中ΔH3=
。800℃时,反应③的化学平衡常数K=1.0,某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量见下表:
|
CO |
H2O |
CO2 |
H2 |
|
0.5 mol |
8.5 mol |
2.0 mol |
2.0 mol |
此时反应③中正、逆反应速率的关系式是
(填代号)。
a.v(正)>v(逆) b.v(正)<v(逆) c.v(正)=v(逆) d.无法判断
9.相同温度下,体积均为0.25 L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) △H=-92.6kJ/moL。实验测得起始、平衡时得有关数据如下表:
|
容器编号 |
起始时各物质物质的量/mol |
达平衡时体 系能量的变化 |
||
|
N2 |
H2 |
NH3 |
||
|
① |
1 |
3 |
0 |
放出热量:23.15kJ |
|
② |
0.9 |
2.7 |
0.2 |
放出热量:Q |
下列叙述错误的是
A.容器①、②中反应的平衡常数相等
B.平衡时,两个容器中NH3的体积分数均为![]()
C.容器②中达平衡时放出的热量Q=23.15 kJ
D.若容器①体积为0.5L,则平衡时放出的热量<23.15kJ