Question

以焦炭为原料的制氨流程示意如下：

I．“精制”过程是将含有少量CO、CO₂、O₂和H₂S等杂质的原料气体通入含有氨水的醋酸亚铜二氨（化学式为[Cu （NH₃）₂]Ac）溶液，以获得纯净原料气．其中，吸收CO的反应为：
CO+[Cu （NH₃）₂]Ac+NH₃?H₂O?[Cu （NH₃）₃CO]Ac+H₂O△H＜0．
（1）为提高CO吸收率，可采取的一项措施是

 

．
（2）除去氧气时，氧气将[Cu（NH₃）₂]Ac氧化为[Cu（NH₃）₄]Ac₂，则反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比是

 

．
II．“造气”过程中．其中，焦炭与水蒸气在反应体系中将发生如下四个反应：
C（s）+2H₂O（g）?CO₂（g）+2H₂（g）△H₁=+90.2kJ?mol^-1
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H₂=+131.4kJ?mol^-1
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₃
C（s）+2H₂（g）?CH₄（g）△H₄
该体系中，一些物质的平衡组成与温度的关系图如图所示．
（3）由图可知，若采用焦炭与水蒸气反应来获得优质的水煤气，工业生产中应尽量使焦炭和水蒸气在

 

（填“高温”、“低温”或“常温”）条件下进行．
（4）△H₃=

 

．
（5）下表为碳与氢气合成甲烷的相关数据：

温度（℃）	600	800	1000
平衡常数	3.2×100-146	1.0×10-2070	1.0×10-20000

①△H₄

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②预测1000℃，焦炭与水蒸气反应体系中甲烷的含量

 

．
A．几乎为0   B．与CO浓度相当   C．无法确定．

Answer 1

考点：化学平衡的调控作用,用盖斯定律进行有关反应热的计算,氧化还原反应的计算,化学平衡的影响因素

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）提高CO的吸收率，就是使平衡向正方向移动，根据勒夏特列原理可解；
（2）根据在氧化还原反应中得失电子数相等解答；
（3）从图中可以看出高温时H₂、CO的含量较高，而CO₂和水蒸气的含量较低；
（4）根据盖斯定律可解答；
（5）C（s）+2H₂（g）?CH₄（g）△H₄平衡常数越小，平衡向逆方向移动的越彻底，反应物的转化率越小，生成物的浓度越小．

解答： 解：（1）可逆反应CO+[Cu （NH₃）₂]Ac+NH₃?H₂O?[Cu （NH₃）₃CO]Ac+H₂O△H＜0向右进行，可提高CO吸收率，此反应正反应为气体体积减小的、放热反应，故降低温度、增大压强平衡正向移动；
故答案为：降低温度、增大压强；
（2）氧气将[Cu（NH₃）₂]Ac氧化为[Cu（NH₃）₄]Ac₂，Cu由+1价升高到+2价，1molCu失去1mol电子，O的价态由0降到-2价，1mol氧气得到4mol电子，根据得失电子数相等，1mol氧气能氧化4mol[Cu（NH₃）₂]Ac；
故答案为：4：1；
（3）从图中可以看出温度越低CO₂和水蒸气的含量越多，温度越高H₂、CO的含量越高，为得到优质水煤气，应该保持高温生产；
故答案为：高温；
（4）C（s）+2H₂O（g）?CO₂（g）+2H₂ （g）△H₁=+90.2kJ?mol^-1  ①
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂ （g）△H₂=+131.4kJ?mol^-1          ②
由①-②得到CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₃，
根据盖斯定律△H₃=△H₁+△H₂=（+90.2kJ?mol^-1 ）-（+131.4kJ?mol^-1 ）=-41.2kJ?mol^-1；
故答案为：-41.2kJ?mol^-1；
（5）①C（s）+2H₂（g）?CH₄（g）△H₄随着温度的升高，平衡常数减小，说明升温平衡逆向移动，故正反应是放热过程，故△H₄＜0；
②C（s）+2H₂（g）?CH₄（g）△H₄在1000℃时，平衡常数为1.0×10^-20000，所以甲烷的浓度几乎为零．
故答案为：＜；A．

点评：本题考查了氧化还原反应的简单计算以及影响化学平衡的因素，根据勒夏特列原理来解决平衡移动问题，题目难度不大．