Question

“洁净煤技术”研究在世界上相当普遍，科研人员通过向地下煤层气化炉中交替鼓入空气和水蒸气的方法，连续产出了热值高达122500～16000kJ?m^-3的煤炭气，其主要成分是CO和H₂．CO和H₂可作为能源和化工原料，应用十分广泛．
（1）已知：
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-393.5kJ?mol^-1　　　①
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H₂=-483.6kJ?mol^-1　　 ②
C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H₃=+131.3kJ?mol^-1　  ③
则反应CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=H₂O（g）+CO₂（g），△H=

 

kJ?mol^-1．标准状况下的煤炭气（CO、H₂）33.6L与氧气完全反应生成CO₂和H₂O，反应过程中转移

 

mol e^-．
（2）密闭容器中充有10mol CO与20mol H₂，在催化剂作用下反应生成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；CO的平衡转化率（a）与温度、压强的关系如图所示．
①若A、B两点表示在某时刻达到的平衡状态，此时在A点时容器的体积为V_AL，则该温度下的平衡常数K=

 

；A、B两点时容器中物质的物质的量之比为n（A）_总：n（B）_总=

 

．
②若A、C两点都表示达到的平衡状态，则自反应开始到达平衡状态所需的时间t_A

 

t_C（填“大于”、“小于”或“等于”）．
③在不改变反应物用量的情况下，为提高CO的转化率可采取的措施是

 

．
A 降温     B 加压     C 使用催化剂    D 将甲醇从混合体系中分离出来．

Answer 1

考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学平衡的影响因素,转化率随温度、压强的变化曲线

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题

分析：（1）依据热化学方程式和盖斯定律来计算得到；依据n=

V

V m

计算物质的量结合化学方程式的电子转移计算；
（2）①A、B点是同温度下的平衡，转化率变化，但平衡常数不变，结合化学平衡三段式列式计算A处的平衡常数，A点一氧化碳转化率为50%，B点一氧化碳转化率为70%；
②C点温度高速率达，达到平衡所需要的时间短；
③提高CO的转化率可采取的措施是改变条件促使平衡正向进行．

解答： 解：（1）C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-393.5kJ/mol①
C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H₂=+131.3kJ/mol②
由盖斯定律①-②得到CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=H₂O（g）+CO₂（g）△H=-524.8KJ/mol；
在标准状况下，33.6L的煤炭合成气物质的量为1.5mol，与氧气完全反应生成CO₂和H₂O，反应过程中2mol合成气完全反应电子转移4mol，所以1.5mol合成气反应转移电子3mol；
故答案为：-524.8； 3；
（3）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），图象分析温度越高，一氧化碳转化率减小，逆向进行，正反应是放热反应；
①依据图象分析可知AB是同温度下的平衡，平衡常数随温度变化，所以平衡常数不变，A点一氧化碳转化率为50%，B点一氧化碳转化率为70%，密闭容器中充有10mol CO与20mol H₂，A点平衡常数结合平衡三段式列式计算；
              CO（g）+2H₂ （g）?CH₃OH（g）
起始量（mol）  10      20        0
变化量（mol）  5       10        5 
平衡量（mol）  5       10        5
平衡常数K=

5mol V &;L

5mol VL ×( 10mol VL ) 2

=

V2

100

L²/mol²；
B点一氧化碳转化率为70%，
则              CO（g）+2H₂ （g）?CH₃OH（g）
起始量（mol）  10      20        0
变化量（mol）  7       14        7
平衡量（mol）  3       6         7
A、B两点时容器中，n（A）总：n（B）总=（5+10+5）：（3+6+7）=20：16=5：4；
故答案为：

V2

100

L²/mol²；5：4；
②达到A、C两点的平衡状态所需的时间，C点温度高反应速率快达到反应速率需要的时间短，t_A＞t_C，故答案为：大于；
③反应是气体体积减小的放热反应，提高CO的转化率可采取的措施是降温、加压、分离出甲醇，故答案为：ABD．

点评：本题考查了热化学方程式和盖斯定律的计算应用，化学平衡标志判断，图象分析，影响平衡的因素分析判断，化学平衡移动原理是解题关键，题目难度中等．