Question

【題目】半水煤氣是工業合成氨的原料氣，其主要成分為H2、CO、CO2、N2和H2O(g)。半水煤氣經過下列步驟轉化為合成氨的原料。

（1）步驟ⅰ，發生的是CO變換反應。

①CO變換反應的化學方程式是____________________________________。

②一定條件下，向體積固定為1 L的密閉容器中充入一定量半水煤氣，發生CO變換反應。下圖表示氫氣與氮氣的平衡體積比[V(H2):V(N2)]隨外部條件X的變化關系。

Ⅰ.X代表的物理量是______________________________。

Ⅱ.CO變換反應的△H _____0（填“＞”或“＜”），判斷的依據是_____________________________。

③若用a、b、c、d 分別代表CO變換反應中相關化學鍵：H-H、H-O、、C＝O的鍵能（kJ·mol-1）的數值，已知CO的結構式是。消耗1mol CO時，該反應的熱效應 △H = _______________。

（2）步驟ⅱ中，用2.0 mol/L Na2CO3溶液作吸收劑脫除CO2。

①當溶液pH降至10的過程中（無沉淀析出），溶液中離子濃度關系正確的是________（選填字母）。

a．c(CO32－)＋c(HCO3－) ＋ c(H2CO3) ＝2.0 mol/L

b．c(Na+)+c(H+)＝2c(CO32－)+c(OH－)+c(HCO3－)

c．c(Na+)＞c(CO32－)＞c(HCO3－)

②當脫除液失效時，請設計一種可使其再生的方法（結合化學方程式說明）：___________________________。

Answer 1

【答案】 CO +H2O(g) =CO2+H2 溫度 ＜ 溫度升高時，平衡向吸熱方向移動，氫氣與氮氣的體積比減小 c+2b-2d-a b 2NaHCO3 Na2CO3 + CO2↑ +H2O

【解析】試題分析：（1）①CO變換反應是CO與H2O(g)反應生成CO2和H2；②根據圖像，隨X的增大，V(H2):V(N2)減小，說明氫氣減少，CO +H2O(g) =CO2+H2反應逆向進行，根據影響平衡移動的因素分析；③△H=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能；（2）①用2.0 mol/L Na2CO3溶液作吸收劑脫除CO2，Na2CO3轉化為NaHCO3。②當脫除液完全生成碳酸氫鈉時失效，加熱可使碳酸氫鈉分解為碳酸鈉；

解析：（1）①CO變換反應是CO與H2O(g)反應生成CO2和H2，反應方程式是CO +H2O(g) =CO2+H2；②Ⅰ. 根據影響平衡移動的因素，增大壓強，該反應平衡不移動，改變溫度平衡移動；Ⅱ.隨溫度升高，V(H2):V(N2)減小，說明氫氣的減少，CO +H2O(g) =CO2+H2反應逆向進行，所以CO變換反應的△H<0；③△H=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能，消耗1mol CO時，該反應的熱效應 △H =c+2b-2d-a；（2）①用2.0 mol/L Na2CO3溶液作吸收劑脫除CO2，Na2CO3轉化為NaHCO3；根據物料守恒，原溶液中c(CO32－)＋c(HCO3－) ＋ c(H2CO3) ＝2.0 mol/L，吸收一定量CO2后，c(CO32－)＋c(HCO3－) ＋ c(H2CO3) >2.0 mol/L，故a錯誤；根據電荷守恒c(Na+)+c(H+)＝2c(CO32－)+c(OH－)+c(HCO3－)，故b正確；溶液中有碳酸氫鈉生成，所以c(HCO3－)可能大于c(CO32－)，故c錯誤。②當脫除液完全生成碳酸氫鈉時失效，加熱可使碳酸氫鈉分解為碳酸鈉，反應方程式是2NaHCO3 Na2CO3 + CO2↑ +H2O；