工业上利用CO和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气:CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)某研究小组分别在体积均为2L的恒容密闭容器中加入一定量的反应物,使其发生反应,相关数据如下:
|
容器编号 |
温度℃ |
起始量/mol |
平衡量/mol |
达到平衡的时间/min |
达到平衡时体系能量的变化/kJ |
||
|
CO |
H2O |
CO2 |
H2 |
||||
|
① |
650 |
1 |
2 |
0.4 |
0.4 |
5 |
16.4 |
|
② |
650 |
2 |
4 |
|
|
t1 |
Q1 |
|
③ |
900 |
2 |
4 |
1.6 |
1.6 |
t2 |
Q2 |
(1)计算容器②中反应的平衡常数K=_____________(计算结果保留两位小数)。
(2)容器③中反应达平衡时,CO的转化率为____________。
(3)容器①中反应达平衡这段时间,化学反应速率
=__________。
(4)该反应的正反应为_______(填“吸热”或“放热”)反应,理由是____________。
(5)下列叙述正确的是____________(填字母序号)。
a.平衡时,容器①和容器②中CO2的体积分数相等
b.反应达平衡状态时,Q2>Q1>32.8kJ
c.达到平衡的时间:t2>t1>2.5min
d.该反应的热化学方程式可表示为:CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) △H=
-41kJ/mol
二甲醚是一种重要的清洁燃料,也可替代氟利昂作制冷剂等,对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚( CH3OCH3)。请回答下列问题:
(1)利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
①2H2(g)+CO(g)
CH3OH(g)
△H= -90.8kJ/mol
②2CH3OH(g)
CH3OCH3(g)+H2O(g)
△H=-23.5kJ/mol
③CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)
△H=-41.3kJ/mol
总反应:3H2(g)+3CO(g)
CH3OCH3(g)+CO2(g) 的△H= ;
一定条件下的密闭容器中,该总反应达到平衡,要提高CO的转化率,可以采取的措施是:
________(填字母代号)。
a.压缩体积 b.加入催化剂 c.减少CO2的浓度 d.增加CO的浓度
e.分离出二甲醚(CH3OCH3)
(2)已知反应②2CH3OH(g)
CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=-23.5kJ/mol
某温度下的平衡常数为400。此温度下,在密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
|
物质 |
CH3OH |
CH3OCH3 |
H2O |
|
浓度(mol·L-1) |
0.40 |
0.6 |
0.6 |
①比较此时正、逆反应速率的大小比较:
_________
(填“>”、“<”或“=”)。
②该反应的平衡常数的表达式为K=_____,温度升高,该反应的平衡常数K____(填“增大”、“减小”或“不变”)