美國Bay等工廠使用石油熱裂解的副產(chǎn)物甲烷來制取氫氣,其生產(chǎn)流程如圖1:
(1)此流程的第Ⅱ步反應(yīng)為:CO(g)+H
2O(g)?H
2(g)+CO
2(g),該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=
;反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度的變化如表一,
溫度/℃ |
400 |
500 |
830 |
1000 |
平衡常數(shù)K |
10 |
9 |
1 |
0.6 |
從上表可以推斷:此反應(yīng)是
放
放
(填“吸”、“放”)熱反應(yīng).在830℃下,若開始時(shí)向恒容密閉容器中充入CO與H
zO均為1mol,則達(dá)到平衡后CO的轉(zhuǎn)化率為
50%
50%
.
(2)此流程的第Ⅱ步反應(yīng)CO(g)+H
2O(g)?H
2(g)+CO
2(g),在830℃,以表二的物質(zhì)的量(單位為mol)投入恒容反應(yīng)器發(fā)生上述反應(yīng),其中反應(yīng)開始時(shí),向正反應(yīng)方向進(jìn)行的有
B
B
(填實(shí)驗(yàn)編號);
實(shí)驗(yàn)編號 |
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)在一個(gè)不傳熱的固定容積的容器中,判斷此流程的第Ⅱ步反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是
④⑤⑥
④⑤⑥
①體系的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化 ②混合氣體的密度不變 ③混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變 ④各組分的物質(zhì)的量濃度不再改變 ⑤體系的溫度不再發(fā)生變化 ⑥v
正(CO
2)=v
逆(H
2O)
(4)圖2表示該反應(yīng)此流程的第Ⅱ步反應(yīng)在時(shí)刻t
1達(dá)到平衡、在時(shí)刻t
2分別因改變某個(gè)條件而發(fā)生變化的情況:圖中時(shí)刻t
2發(fā)生改變的條件是
降低溫度或增加水蒸汽的量或減少氫氣的量
降低溫度或增加水蒸汽的量或減少氫氣的量
.(寫出兩種)
(5)若400℃時(shí),第Ⅱ步反應(yīng)生成1mol氫氣的熱量數(shù)值為33.2(單位為kJ),第Ⅰ步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:
CH
4(g)+H
2O(g)=3H
2(g)+CO(g)△H=-103.3kJ?mol
-1.
則400℃時(shí),甲烷和水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式為
CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)△H=-136.5kJ?mol-1
CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)△H=-136.5kJ?mol-1
.