Question

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)流程如下圖：

(1)此流程的第Ⅱ步反應(yīng)為：CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(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)隨溫度的變化如下表。

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________(填“吸”“放”)熱反應(yīng)。

在830℃下，若開始時向恒容密閉容器中充入CO與H2O均為1 mol，則達(dá)到平衡后CO的轉(zhuǎn)化率為__________。

(2)此流程的第Ⅱ步反應(yīng)CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)，在830℃，以下表的物質(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，向正反應(yīng)方向進(jìn)行的有__________(填實驗編號)。

實驗編號	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________(填序號)。

①體系的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化�、诨旌蠚怏w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�、蒹w系的溫度不再發(fā)生變化

⑥v(CO2正)＝v(H2O逆)

(4)右圖表示此流程的第Ⅱ步反應(yīng)在時刻t1達(dá)到平衡、在時刻t2分別因改變某個條件而發(fā)生變化的情況：圖中時刻t2發(fā)生改變的條件是__________(寫出兩種)。

Answer 1

解析：(1)由平衡常數(shù)定義可直接寫出反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式；由表中數(shù)據(jù)可知，升高溫度，K變小，說明反應(yīng)逆向進(jìn)行，即正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；在830℃時，K＝1，故可利用K可求出平衡時CO轉(zhuǎn)化0.5 mol，即CO的轉(zhuǎn)化率為50%。

(2)將表中數(shù)據(jù)帶入K的表達(dá)式，只有B組數(shù)據(jù)K<1(830℃，K＝1)，故起始時反應(yīng)正向進(jìn)行的只有B組。

(3)因反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)，故在體積固定的密閉容器中進(jìn)行該反應(yīng)，無論是否平衡，混合氣體密度、平均相對分子質(zhì)量、容器內(nèi)壓強(qiáng)等都不變；④⑥說法由平衡態(tài)定義可知一定能說明反應(yīng)達(dá)到平衡；體系的溫度不再發(fā)生變化，間接地說明各反應(yīng)物質(zhì)的濃度不變。

(4)在t2時CO2與CO在原平衡態(tài)的基礎(chǔ)上分別為增多和減少，說明反應(yīng)正向移動，故可采取方式有降低溫度或增加水蒸氣的量或減少氫氣的量等。

答案：(1)　放　50%

(2)B　(3)④⑤⑥

(4)降低溫度或增加水蒸氣的量或減少氫氣的量