Question

（14分）合成氣是以H₂、CO等為主要組成的供化學合成的原料氣，回答有關問題：

   （1）甲烷在一定條件下與水反應可得合成氣，該反應中每轉移1．2mol電子，所得合成氣在表況下的體積為          L。

（2）合成氣在合成氨氣時需除去CO，可利用以下反應： CO（g）+H₂O（g）CO₂（g）＋H₂（g）  H=-41．16kJ／mol，對于該反應有關表述正確的是                。

a．其他條件不變，縮小體系體積增大壓強時反應速率不變，所以平衡不移動

b．絕熱條件下，若測得該體系溫度不再改變，則反應處于平衡狀態

c．溫度升高，該反應平衡常數增大

d．為提高CO轉化率，可適當增加水蒸氣用量

某溫度下，H₂O和CO按體積比5：l充入某恒容反應器，平衡時測得CO與CO₂體積比l：9，則該條件下的平衡常數為                          （保留兩位有效數字）

（3）為除去（2）中生成的CO₂，可用碳酸鉀溶液吸收，常溫下pH=10的碳酸鉀溶液中水電離的OH^- 的物質的量濃度為         ，碳酸氫鉀溶液中離子濃度大小順序為                

（4）CO₂和NH₃在一定條件下反應生成尿素［CO（NH₂）₂］：CO₂（g）+2NH₃（1）＝H₂O（1）+CO（NH₂）₂（1），CO₂的轉化率隨溫度變化曲線如下，則該反應H        0（填“＞”或“＜”），從合成塔內出來的氣體中仍含有一定量的CO₂、NH₃，應如何處理                  。

 

Answer 1

（14分,每空2分）（1）17．92L

  （2）b d  2．0

（3）10^-4mol/L  ［K⁺］＞［HCO₃］＞［OH］＞［H⁺］

（4）＜  凈化后重新充入合成塔內，循環利用，提高原料利用率

解析:（1）甲烷在一定條件下與水反應的方程式為CH₄＋H₂O→CO＋3H₂，即每生成4mol氣體反應中就轉移6ml電子。反應中每轉移1．2mol電子，所得合成氣在標準狀況下的體積為。

（2）縮小體系體積增大壓強，則反應速率一定會增大，但反應前后氣體的體積不變，故改變越強不影響平衡，a不正確。絕熱條件下，若測得該體系溫度不再改變，說明此時正逆反應速率相等，即達到平衡狀態，b正確。正反應放熱，溫度升高平衡向逆反應方向移動，平衡常數減小，c不正確。增加水蒸氣用量雖然可降低自身的轉化率，但會提高其它反應物的轉化率，d正確。

（3）碳酸鉀水解顯堿性，促進了水的電離，所以下pH=10的碳酸鉀溶液中水電離的OH^- 的物質的量濃度為1×10^-4mol/L。碳酸氫鉀溶液顯堿性是因為碳酸氫鉀的水解程度大于其電離程度，所以溶液中離子濃度大小順序為c(K⁺)＞c(HCO₃^－)＞c(OH^－)＞c(H⁺)＞c(CO₃^2－)。

（4）由圖像可看出，在等壓時溫度越高，二氧化碳的轉化率越低，所以正反應是放熱反應。為了提高原料的利用率，必須循環使用。