(10分)通常空气中CO允许浓度是<5 × 10-6,最高可忍受的水平是50 × 10-6。在甲烷燃烧器里常发生如下反应:CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O (g) (A)
CH4(g) + 3/2O2(g) = CO(g) + 2H2O (g) (B)
当燃烧器的调节不当时有引起CO中毒的危险。现已知下列数据(298K,PΘ下):
物质 | CH4 (g) | O2 (g) | CO2(g) | CO(g) | H2O(g) |
ΔfΗΘm (kJ/mol) | -74.9 | 0 | -393.6 | -110.5 | -241.8 |
SΘm (J/mol∙K) | 186.2 | 205.0 | 213.6 | 197.6 | 188.7 |
并已知下列有关公式:ΔrGΘm=ΔrΗΘm -TΔr SΘm; ΔrGΘm= -RTlnKΘ
请求算并解答下列问题:
(1) 假设ΔfΗΘm、SΘm的数值均不随温度发生变化,试计算T=1500K下反应的(A)、(B)的ΔrGΘm(A)、ΔrGΘm(B)
(2) 求反应(A)、(B)在1500K下的标准平衡常数KΘA、KΘB
(3) 由(2)题得出的信息说明下列问题:
① 该条件下,(A)、(B)反应是否完全?达平衡时有人认为n(CH4) ≈ 0,是否合理?
② 平衡时,n(CO2)和n(CO)之间的关系如何?(写出>,< 或>>,<<)
(4) 当反应条件在T=1500K,PΘ时,进入燃烧器的空气量维持物质的量的比例CH4:O2 =1:2,当达到平衡时,CO的物质的量分数x(CO)为7.6× 10-5;若反应前后总物质的量可视为不变。请计算当燃烧产生的烟中的水蒸气从1500K冷却到室温后,水蒸汽凝结,致使气相中的总物质的量由n总 =11变成n总 =9,此时烟里的CO的浓度x′(CO)为多少?(用10-6表示)有CO中毒的危险吗?。