(每空1分,共8分)低碳经济呼唤新能源和清洁环保能源。煤化工中常需研究不同温度下的平衡常数、投料比及热值等问题。
已知:CO(g)+H2O(g)
H2(g)+CO2(g)的平衡常数随温度的变化如下表:
| 温度/℃ |
400 |
500 |
850 |
| 平衡常数 |
9.94 |
9 |
1 |
请回答下列问题:
(1)上述正反应方向是 反应(填“放热”或“吸热”)。
(2)850℃时在体积为10L反应器中,通入一定量的CO和H2O(g)发生上述反应,CO和H2O(g)浓度变化如下图,则0~4 min的平均反应速率v(CO)= mol·L-1·min-1。
(3)t1℃(高于850℃)时,在相同容器中发生上述反应,容器内各物质的浓度变化如上表。
①表中3 min~4 min之间反应处于 状态;C1数值 0.08 mol·L-1(填大于、小于或等于)。
②反应在4 min~5 min,平衡向逆方向移动,可能的原因是 (单选),表中5 min~6 min之间数值发生变化,可能的原因是 (单选)。
A.增加水蒸气 B.降低温度
C.使用催化剂 D.增加氢气浓度
(4)若在500℃时进行,若CO、H2O的起始浓度均为0.020 mol·L-1,在该条件下,CO的最大转化率为: 。
(5)若在850℃进行,设起始时CO和H2O(g)共为5mol,水蒸气的体积分数为X;平衡时CO转化率为Y,试推导Y随X变化的函数关系式为 。
某探究小组通过比较酸性KMnO4溶液与H2C2O4溶液反应过程中,溶液紫色消失时间长短的方法,研究浓度、温度对反应速率的影响。
可供选择的实验条件:KMnO4酸性溶液的浓度可选择0.01 mol·L-1、0.1 mol·L-1,H2C2O4溶液的浓度可选择0.1 mol·L-1、0.2 mol·L-1,实验温度可选择298K、323K。每次实验KMnO4酸性溶液的用量均为4 mL、H2C2O4溶液的用量均为2mL。
(1)实验设计:请完成以下实验设计表。
| 实验编号 |
T/K |
KMnO4浓度 /mol·L-1 |
H2C2O4浓度 /mol·L-1 |
实验目的 |
| ① |
298 |
0.01 mol·L-1 |
0.1 mol·L-1 |
为以下实验做对照 |
| ② |
||||
| ③ |
探究浓度对反应速率的影响 |
(2)实验记录:实验中需要记录的数据是。
在一固定容积的密闭容器中进行着如下反应: CO2(g) + H2(g)
CO(g) + H2O(g)其平衡常数K和温度t的关系如下:
| t℃ |
700 |
800 |
850 |
1000 |
1200 |
| K |
2.6 |
1.7 |
1.0 |
0.9 |
0.6 |
(1)该反应的逆反应为 反应(“吸热”或“放热”);
(2)不能判断该反应是否已经达到化学平衡状态的是:
A.容器中压强不变 B.混合气体中CO浓度不变
C.v(H2)正 = v(H2O)逆 D.c(CO2) = c(CO)
(3) 在850℃时,可逆反应:CO2(g) + H2(g)
CO(g) + H2O(g),在该容器内各物质的浓度变化如下:
| 时间/min |
CO2 (mol/L) |
H2 (mol/L) |
CO (mol/L) |
H2O ( mol/L) |
| 0 |
0.200 |
0.300 |
0 |
0 |
| 2 |
0.138 |
0.238 |
0.062 |
0.062 |
| 3 |
c1 |
c2 |
c3![]() |
c3 |
| 4 |
c1 |
c2 |
c3 |
c3 |
计算:3min—4min达到平衡时CO的平衡浓度c3和CO2 (g)的转化率,要求写出简单的计算过程(c3精确到小数点后面三位数)。
(9分)(1)家用液化气中主要成分之
一是丁烷。在101 kPa时,10 kg丁烷(相对分子质量为58)完全燃烧生成CO2和液态H2O放出热量5×105 kJ,丁烷的燃烧热为___________,丁烷燃烧的热化学方程式为_________________________________________________。
(2) 已知:下列两个热化学方程式:
Fe(s) + 1/2O2(g)
FeO(s)
=-272.0KJ/mol
2Al(s) + 3/2O2(g)
Al2O3(s)
=-1675.7KJ/mol
则 Al(s)的单质和FeO(s)反应的热化学方程式是_____________________________________。
氨是一种重要的化工原料,氨的合成和应用是当前的重要研究内容之一。
传统哈伯法合成氨工艺中相关的反应式为:N2+3H2
2NH
3⊿H<0。
(1)该反应的平衡常数K的表达式为:K=______________。降低温度,K值______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)不同温度、压强下,合成氨平衡体系中NH3的物质的量分数见下表(N2和H2的起始物质的量之比为1∶3)。分析表中数据,(填温度和压强)时H2转化率最高,实际工业生产不选用该条
件的主要原因是。
对于反应2N(g)+3 M(g)
XQ(g)+3R(g),在容积为4L的密闭容器中,将2mol气体N和3mol气体M混合,当反应经2min后
达平衡时生成2.4 mol气体R,并测得Q的浓度为0.4mol/L,则X的值为,M的转化率为,用M物质表示的反应速率vM=