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(9分)美国Bay等工厂使用石油热裂解的副产物甲烷来制取氢气,其生产流程如

下图:

(1)此流程的第II步反应为:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g),该反应的化学平衡常数表达式为K=         ;反应的平衡常数随温度的变化如表一,

温度/℃

400

500

830

1000

平衡常数K

10

9

1

0.6

 

 

 

从上表可以推断:此反应是_______________ (填“吸”、“放”)热反应。在830℃下,若开始时向恒容密闭容器中充入CO与HzO均为1 mo1,则达到平衡后CO的转化率为_____。

(2)此流程的第II步反应CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g),在830℃,以表二的物质的量(单位为mol)投入恒容反应器发生上述反应,其中反应开始时,向正反应方向进行的有          (填实验编号);

实验编号

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)在一个不传热的固定容积的容器中,判断此流程的第II步反应达到平衡的标志是

 ① 体系的压强不再发生变化            ②混合气体的密度不变             ③混合气体的平均相对分子质量不变     ④ 各组分的物质的量浓度不再改变   ⑤ 体系的温度不再发生变化            ⑥ v(CO2正)= v(H2O逆)

 (4) 图表示该反应此流程的第II步反应在时刻t达到平衡、在时刻t分别因改变某个条件而发生变化的情况:图中时刻t发生改变的条件是_________。(写出两种)

(5)若400℃时,第Ⅱ步反应生成l mol氢气的热量数值为 33.2(单位为kJ),第Ⅰ步反应的热化学方程式为: CH4(g)+H2O(g)=3H2(g)+CO(g)△H=-103.3kJ·mol-1。则400℃时,甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式为           

 

答案

(1)        (1分)放   50%  (各1分)   

(2)B (1分)     (3) ④ ⑤  ⑥  (1分)

(4)降低温度或增加水蒸汽的量或减少氢气的量(2分)

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

解析:

 

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