【題目】煤炭屬于不可再生資源,高效、清潔地利用煤炭資源至關(guān)重要。請(qǐng)回答下列問題:

(1)煤的干餾。煤的干餾反應(yīng)中△S_____0(填“>”“<”或“=”)。

(2)煤的液化。原理是C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H= akJ/mol;CO(g)+2H2(g)CH3OH(l) △H=bkJ/mol。則反應(yīng)C(s)+ H2O(g)+H2(g)CH3OH(l) 的△H=______kJ/mol。

(3)煤的氣化。原理是C(s) +2H2(g)CH4(g) △H。在1L密閉容器中投入1mol碳,并充入2 mol H2,測得相關(guān)數(shù)據(jù)如圖所示。

①有關(guān)圖1、圖2 的說法正確的有______(填標(biāo)號(hào))。

a.氫氣的反應(yīng)速率v(Z) >v(X) >v(Y)

b.T1<1000K

c.平衡常數(shù)K(X)=K(Y) >K(Z)

d.工業(yè)生產(chǎn)中,當(dāng)溫度為T2 時(shí),壓強(qiáng)越高,經(jīng)濟(jì)效益越好

2 A 點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=_______(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

(4)煤生產(chǎn)水煤氣和半水煤氣。

①工業(yè)上用煤生產(chǎn)作為合成氨原料氣的水煤氣,要求氣體中(CO + H2) 與N2的體積之比為3.1-3.2,發(fā)生的反應(yīng)有C(s)+H2O(g)CO(g) +H2(g).C(s) +1/2O2(g)CO(g)。從能量角度考慮,通入空氣的目的是__________

②如圖3是反應(yīng)CO(g) +H2O(g) H2(g)+ CO2(g) △H<0 中CO 和CO2的濃度隨時(shí)間發(fā)生變化的曲線,則t2時(shí)刻改變的條件可能是_______(寫出1種即可)。若t4 時(shí)刻通過改變?nèi)莘e的方法將壓強(qiáng)增大為原來的2 倍,在圖中t4~t5區(qū)間內(nèi)畫出CO、CO2濃度變化曲線,并標(biāo)明物質(zhì)(假設(shè)各物質(zhì)狀態(tài)均保持不變)。________

【答案】 > (a+b) abc 1/6 前者是吸熱反應(yīng),通入空氣后發(fā)生的是放熱反應(yīng),可維持體系的熱平衡 降低溫度(或增大水蒸氣的量,減少氫氣的量)

【解析】(1)煤的干餾反應(yīng)中生成了各種氣體和液體,屬于熵增加的反應(yīng),S>0,故答案為:>;

(2)①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) H=akJ/mol;②CO(g)+2H2(g)CH3OH(l) H=bkJ/mol,根據(jù)蓋斯定律,將①+②得:C(s)+H2O(g)+H2(g)CH3OH(l)H=(akJ/mol)+(bkJ/mol)= (a+b) kJ/mol,故答案為:a+b;

(3)①根據(jù)C(s)+2H2(g)CH4(g),增大壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),因此壓強(qiáng)越大,碳的轉(zhuǎn)化率越高,因此P1<6MPa,根據(jù)圖1,升高溫度,碳的轉(zhuǎn)化率減小,說明平衡逆向移動(dòng),因此H<0。a.溫度越高,壓強(qiáng)越大,反應(yīng)速率越快,氫氣的反應(yīng)速率v(Z)>v(X)>v(Y),正確;b.根據(jù)圖2,T1時(shí)碳的轉(zhuǎn)化率大于1000K,根據(jù)H<0,溫度越高,碳的轉(zhuǎn)化率越低,因此T1<1000K,正確;c.溫度不變,平衡常數(shù)不變,平衡常數(shù)K(X)=K(Y),升高溫度,平衡逆向移動(dòng),平衡常數(shù)減小,因此平衡常數(shù)K(X)=K(Y)>K(Z),正確;d.壓強(qiáng)越高,對(duì)設(shè)備的要求越高,會(huì)大大的增加成本,經(jīng)濟(jì)效益反而減小,錯(cuò)誤;故選abc;

②圖2A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的碳的轉(zhuǎn)化率為50%,壓強(qiáng)為4.5MPa。

C(s)+2H2(g)CH4(g)

起始(mol) 1 2 0

反應(yīng)(mol) 0.5 1 0.5

平衡(mol) 1 0.5

物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)

平衡常數(shù)Kp==,故答案為:

(4)①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)是吸熱反應(yīng),通入空氣后發(fā)生C(s)+1/2O2(g)CO(g),高反應(yīng)為放熱反應(yīng),可維持體系的熱平衡,因此工業(yè)上用煤生產(chǎn)作為合成氨原料氣的水煤氣,故答案為:前者是吸熱反應(yīng),通入空氣后發(fā)生的是放熱反應(yīng),可維持體系的熱平衡;

②在t2時(shí)刻CO的濃度減小、CO2濃度增大,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),且COCO2濃度變化有接觸點(diǎn),所以可以通過改變降低溫度、增大水蒸氣的量或減少氫氣的量實(shí)現(xiàn);t4時(shí)刻通過改變?nèi)莘e的方法將壓強(qiáng)增大為原先的兩倍,則體積變?yōu)樵瓉淼囊话,故濃度分別增大為原來的2倍,又反應(yīng)前后氣體系數(shù)相等,平衡不移動(dòng),所以圖像僅僅是濃度分別變?yōu)樵瓉淼?/span>2倍并且保持不變,如圖為,故答案為:降低溫度;增加水蒸氣的量;。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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