Question

（9分）美國Bay等工廠使用石油熱裂解的副產(chǎn)物甲烷來制取氫氣，其生產(chǎn)流程如

下圖：

（1）此流程的第II步反應為：CO（g）+H₂O（g） H₂（g）+CO₂（g），該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K=         ；反應的平衡常數(shù)隨溫度的變化如表一，

溫度/℃	400	500	830	1000
平衡常數(shù)K	10	9	1	0.6

 

 

 

從上表可以推斷：此反應是_______________ （填“吸”、“放”）熱反應。在830℃下，若開始時向恒容密閉容器中充入CO與H_zO均為1 mo1，則達到平衡后CO的轉(zhuǎn)化率為_____。

（2）此流程的第II步反應CO（g）+H₂O（g） H₂（g）+CO₂（g），在830℃，以表二的物質(zhì)的量（單位為mol）投入恒容反應器發(fā)生上述反應，其中反應開始時，向正反應方向進行的有          （填實驗編號）；

實驗編號	N（CO）	N（H2O）	n（H2）	N（CO2）
A	1	5	2	3
B	2	2	1	1
C	0.5	2	1	1

 

 

 

                                     

 

（3）在一個不傳熱的固定容積的容器中，判斷此流程的第II步反應達到平衡的標志是

 ① 體系的壓強不再發(fā)生變化            ②混合氣體的密度不變             ③混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變　    ④ 各組分的物質(zhì)的量濃度不再改變   ⑤ 體系的溫度不再發(fā)生變化            ⑥ v（CO₂正）＝ v（H₂O逆）

 （4） 圖表示該反應此流程的第II步反應在時刻t達到平衡、在時刻t分別因改變某個條件而發(fā)生變化的情況：圖中時刻t發(fā)生改變的條件是_________。（寫出兩種）

（5）若400℃時，第Ⅱ步反應生成l mol氫氣的熱量數(shù)值為 33.2（單位為kJ），第Ⅰ步反應的熱化學方程式為： CH₄（g）+H₂O（g）=3H₂（g）+CO（g）△H=-103.3kJ·mol^-1。則400℃時，甲烷和水蒸氣反應生成二氧化碳和氫氣的熱化學方程式為           。

 

Answer 1

（1）        （1分）放   50%  （各1分）   

（2）B （1分）     （3） ④ ⑤  ⑥  （1分）

（4）降低溫度或增加水蒸汽的量或減少氫氣的量（2分）

（5）CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g）△H=—136.5kJ·mol^-1      （2分）

解析: