Question

(8分)(2011·蘇北四市調(diào)研)煤化工是以煤為原料，經(jīng)過化學加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產(chǎn)品的工業(yè)過程。

(1)將水蒸氣通過紅熱的碳即可產(chǎn)生水煤氣，反應為：

C(s)＋H₂O(g) CO(g)＋H₂(g)

ΔH＝＋131.3 kJ·mol^－1，

ΔS＝＋133.7 J·(K·mol)^－1

①該反應能否自發(fā)進行與________有關；

②一定溫度下，在一個容積可變的密閉容器中，發(fā)生上述反應，下列能判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)的是________(填字母，下同)。

a．容器中的壓強不變

b．1 mol H—H鍵斷裂的同時斷裂2 mol H—O鍵

c．v_正(CO)＝v_逆(H₂O)

d．c(CO)＝c(H₂)

(2)將不同量的CO(g)和H₂O(g)分別通入到體積為2 L的恒容密閉容器中，進行反應

CO(g)＋H₂O(g) CO₂(g)＋H₂(g)，得到如下三組數(shù)據(jù)：

實驗 組	溫度/ ℃	起始量/mol	平衡量/mol	達到平衡所 需時間/min
H2O	CO	H2	CO2
1	650	2	4	1.6	2.4	5
2	900	1	2	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

①實驗1中以v(H₂)表示的反應速率為_________________________________________。

②若實驗3要達到與實驗2相同的平衡狀態(tài)(即各物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)分別相等)，且t<3 min，則a、b應滿足的關系是________(用含a、b的數(shù)學式表示)。

(3)目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂來生產(chǎn)甲醇。一定條件下發(fā)生反應：

CO₂(g)＋3H₂(g) CH₃OH(g)＋H₂O(g)，右圖表示該反應進行過程中能量(單位為kJ·mol^－1)的變化。在體積為1 L的恒容密閉容器中，充入1 mol CO₂和3 mol H₂，下列措施中能使c(CH₃OH)增大的是________。

a．升高溫度

b．充入He(g)，使體系壓強增大

c．將H₂O(g)從體系中分離出來

d．再充入1 mol CO₂和3 mol H₂

 

Answer 1

【答案】

(1)①溫度'②b、c

(2)①0.16 mol·(L·min)^－1

②b＝2a，a>1(或使用合適的催化劑)

(3)c、d

【解析】(1)ΔG＝ΔH－T·ΔS<0方可自發(fā)進行。容積可變時，a不能說明是平衡狀態(tài)，c(CO)與c(H₂)在整個過程中均相等。

(2)對于等體反應等容等效只要滿足給定物質(zhì)物質(zhì)的量與初始比值相同即可，而又要求t<3 min，反應速率得比乙快，因而量要多所以a>1。

(3)使甲醇濃度增大，只須平衡右移即可，故選c、d。