Question

“潔凈煤技術”研究在世界上相當普遍，科研人員通過向地下煤層氣化爐中交替鼓入空氣和水蒸氣的方法，連續(xù)產出了熱值高達122500～16000kJ?m^-3的煤炭氣，其主要成分是CO和H₂．CO和H₂可作為能源和化工原料，應用十分廣泛．
（1）已知：
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-393.5kJ?mol^-1　　�、�
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H₂=-483.6kJ?mol^-1　　 ②
C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H₃=+131.3kJ?mol^-1　  ③
則反應CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=H₂O（g）+CO₂（g），△H=

 

kJ?mol^-1．標準狀況下的煤炭氣（CO、H₂）33.6L與氧氣完全反應生成CO₂和H₂O，反應過程中轉移

 

mol e^-．
（2）密閉容器中充有10mol CO與20mol H₂，在催化劑作用下反應生成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；CO的平衡轉化率（a）與溫度、壓強的關系如圖所示．
①若A、B兩點表示在某時刻達到的平衡狀態(tài)，此時在A點時容器的體積為V_AL，則該溫度下的平衡常數K=

 

；A、B兩點時容器中物質的物質的量之比為n（A）_總：n（B）_總=

 

．
②若A、C兩點都表示達到的平衡狀態(tài)，則自反應開始到達平衡狀態(tài)所需的時間t_A

 

t_C（填“大于”、“小于”或“等于”）．
③在不改變反應物用量的情況下，為提高CO的轉化率可采取的措施是

 

．
A 降溫     B 加壓     C 使用催化劑    D 將甲醇從混合體系中分離出來．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,化學平衡的影響因素,轉化率隨溫度、壓強的變化曲線

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題

分析：（1）依據熱化學方程式和蓋斯定律來計算得到；依據n=

V

V m

計算物質的量結合化學方程式的電子轉移計算；
（2）①A、B點是同溫度下的平衡，轉化率變化，但平衡常數不變，結合化學平衡三段式列式計算A處的平衡常數，A點一氧化碳轉化率為50%，B點一氧化碳轉化率為70%；
②C點溫度高速率達，達到平衡所需要的時間短；
③提高CO的轉化率可采取的措施是改變條件促使平衡正向進行．

解答： 解：（1）C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-393.5kJ/mol①
C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H₂=+131.3kJ/mol②
由蓋斯定律①-②得到CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=H₂O（g）+CO₂（g）△H=-524.8KJ/mol；
在標準狀況下，33.6L的煤炭合成氣物質的量為1.5mol，與氧氣完全反應生成CO₂和H₂O，反應過程中2mol合成氣完全反應電子轉移4mol，所以1.5mol合成氣反應轉移電子3mol；
故答案為：-524.8； 3；
（3）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），圖象分析溫度越高，一氧化碳轉化率減小，逆向進行，正反應是放熱反應；
①依據圖象分析可知AB是同溫度下的平衡，平衡常數隨溫度變化，所以平衡常數不變，A點一氧化碳轉化率為50%，B點一氧化碳轉化率為70%，密閉容器中充有10mol CO與20mol H₂，A點平衡常數結合平衡三段式列式計算；
              CO（g）+2H₂ （g）?CH₃OH（g）
起始量（mol）  10      20        0
變化量（mol）  5       10        5 
平衡量（mol）  5       10        5
平衡常數K=

5mol V &;L

5mol VL ×( 10mol VL ) 2

=

V2

100

L²/mol²；
B點一氧化碳轉化率為70%，
則              CO（g）+2H₂ （g）?CH₃OH（g）
起始量（mol）  10      20        0
變化量（mol）  7       14        7
平衡量（mol）  3       6         7
A、B兩點時容器中，n（A）總：n（B）總=（5+10+5）：（3+6+7）=20：16=5：4；
故答案為：

V2

100

L²/mol²；5：4；
②達到A、C兩點的平衡狀態(tài)所需的時間，C點溫度高反應速率快達到反應速率需要的時間短，t_A＞t_C，故答案為：大于；
③反應是氣體體積減小的放熱反應，提高CO的轉化率可采取的措施是降溫、加壓、分離出甲醇，故答案為：ABD．

點評：本題考查了熱化學方程式和蓋斯定律的計算應用，化學平衡標志判斷，圖象分析，影響平衡的因素分析判斷，化學平衡移動原理是解題關鍵，題目難度中等．