问题标题:
(1)已知:①CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g)△H=-41KJ•mol-1②C(s)+2H2(g)⇌CH4(g)△H=-73KJ•mol-1③2CO(g)⇌C(s)+CO2(g)△H=-171KJ•mol-1则CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g)△H=___.
问题描述:
(1)已知:①CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g)△H=-41KJ•mol-1
②C(s)+2H2(g)⇌CH4(g)△H=-73KJ•mol-1
③2CO(g)⇌C(s)+CO2(g)△H=-171 KJ•mol-1
则CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g)△H=___.
(2)其他条件相同时,CO和H2按物质的量比1:3进行反应:CO(g)+3H2(g)⇌CH4(g)+H2O(g)
H2的平衡转化率在不同压强下,随温度的变化如图1所示.
①实际生产中采用图中M点而不是N点对应的反应条件,运用化学反应速率和平衡知识,同时考虑生产实际,说明选择该反应条件的理由___.
②M点的平衡常数Kp=___.(只列算式.Kp的表达式是将平衡分压代替平衡浓度.某物质的平衡分压=总压×该物质的物质的量分数)
(3)图2表示在一定条件下的1L的密闭容器中,X、Y、C三种气体因发生反应,三种气体的物质的量随时间的变化情况.表一是3mol X和1mol Y在一定温度和一定压强下反应,达到平衡时C的体积分数(C%).
表一:
200 | 15.3 | 81.5 | 86.4 |
300 | 2.2 | a | 64.2 |
400 | 0.4 | 25.1 | 38.2 |
500 | 0.1 | 10.6 | 19.1 |
②表中a的取值范围是___.
③根据图和表分析,25min~40min内图中曲线发生变化的原因可能是___.
(4)CO2可转化为碳酸盐,其中Na2CO3是一种用途广泛的碳酸盐.己知:25℃时,几种酸的电离平衡常数如表二所示.
表二:
K1=4.4×10-7 K2=4.7×10-11 | K1=1.2×10-2 K2=6.6×10-8 | K=7.2×10-4 | K=2.9×10-8 |
①NaHSO3②HNO2③HC1O,溶液中的n (HCO3-)与所加入溶液体积(V)的关系如图3所示.其中符合曲线Ⅱ的溶液为___.
苏占东回答:
(1)①CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g)△H=-41kJ•mol-1
②C(s)+2H2(g)⇌CH4(g)△H=-73kJ•mol-1
③2CO(g)⇌C(s)+CO2(g)△H=-171kJ•mol-1
盖斯定律计算②+③-①×2得到CO2(g)+4H2(g)═CH4(g)+2H2O(g)△H=-162kJ•mol-1,
故答案为:-162kJ•mol-1;
(2)①依据盖斯定律计算,
①CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g)△H=-41kJ•mol-1
②C(s)+2H2(g)⇌CH4(g)△H=-73kJ•mol-1
③2CO(g)⇌C(s)+CO2(g)△H=-171kJ•mol-1
②+③-①得到CO(g)+3H2(g)⇌CH4(g)+H2O(g),△H=-203KJ/mol
反应是气态体积减小的放热反应,低温高压促进平衡正向进行,图象分析可知,与N点条件相比,选用M点条件时,虽然H2转化率低些,但温度较高,反应速率较快,压强为常压对设备要求不高,综合成本低,
故答案为:与N点条件相比,选用M点条件时,虽然H2转化率低些,但温度较高,反应速率较快,压强为常压对设备要求不高,综合成本低;
②M点氢气转化率为90%,CO和H2按物质的量比1:3,设为1mol、3mol,结合化学反应三行计算得到平衡物质的量,计算物质的平衡分压=总压×该物质的物质的量分数,得到平衡常数,压强为1.01×105,
CO(g)+3H2(g)⇌CH4(g)+H2O(g)
起始量(mol)1 3 0 0
变化量(mol)0.9 2.7 0.9 0.9
平衡量(mol)0.1 0.3 0.9 0.9
总物质的量=2.2mol,
M点的平衡常数Kp=0.92.2×1.01×10
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