Question

【題目】半水煤氣是工業(yè)合成氨的原料氣，其主要成分為H2、CO、CO2、N2和H2O(g)。半水煤氣經(jīng)過下列步驟轉(zhuǎn)化為合成氨的原料。

（1）步驟ⅰ，發(fā)生的是CO變換反應(yīng)。

①CO變換反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________________________________。

②一定條件下，向體積固定為1 L的密閉容器中充入一定量半水煤氣，發(fā)生CO變換反應(yīng)。下圖表示氫氣與氮氣的平衡體積比[V(H2):V(N2)]隨外部條件X的變化關(guān)系。

Ⅰ.X代表的物理量是______________________________。

Ⅱ.CO變換反應(yīng)的△H _____0（填“＞”或“＜”），判斷的依據(jù)是_____________________________。

③若用a、b、c、d 分別代表CO變換反應(yīng)中相關(guān)化學(xué)鍵：H-H、H-O、、C＝O的鍵能（kJ·mol-1）的數(shù)值，已知CO的結(jié)構(gòu)式是。消耗1mol CO時，該反應(yīng)的熱效應(yīng) △H = _______________。

（2）步驟ⅱ中，用2.0 mol/L Na2CO3溶液作吸收劑脫除CO2。

①當(dāng)溶液pH降至10的過程中（無沉淀析出），溶液中離子濃度關(guān)系正確的是________（選填字母）。

a．c(CO32－)＋c(HCO3－) ＋ c(H2CO3) ＝2.0 mol/L

b．c(Na+)+c(H+)＝2c(CO32－)+c(OH－)+c(HCO3－)

c．c(Na+)＞c(CO32－)＞c(HCO3－)

②當(dāng)脫除液失效時，請設(shè)計一種可使其再生的方法（結(jié)合化學(xué)方程式說明）：___________________________。

Answer 1

【答案】 CO +H2O(g) =CO2+H2 溫度 ＜ 溫度升高時，平衡向吸熱方向移動，氫氣與氮氣的體積比減小 c+2b-2d-a b 2NaHCO3 Na2CO3 + CO2↑ +H2O

【解析】試題分析：（1）①CO變換反應(yīng)是CO與H2O(g)反應(yīng)生成CO2和H2；②根據(jù)圖像，隨X的增大，V(H2):V(N2)減小，說明氫氣減少，CO +H2O(g) =CO2+H2反應(yīng)逆向進(jìn)行，根據(jù)影響平衡移動的因素分析；③△H=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能；（2）①用2.0 mol/L Na2CO3溶液作吸收劑脫除CO2，Na2CO3轉(zhuǎn)化為NaHCO3。②當(dāng)脫除液完全生成碳酸氫鈉時失效，加熱可使碳酸氫鈉分解為碳酸鈉；

解析：（1）①CO變換反應(yīng)是CO與H2O(g)反應(yīng)生成CO2和H2，反應(yīng)方程式是CO +H2O(g) =CO2+H2；②Ⅰ. 根據(jù)影響平衡移動的因素，增大壓強，該反應(yīng)平衡不移動，改變溫度平衡移動；Ⅱ.隨溫度升高，V(H2):V(N2)減小，說明氫氣的減少，CO +H2O(g) =CO2+H2反應(yīng)逆向進(jìn)行，所以CO變換反應(yīng)的△H<0；③△H=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能，消耗1mol CO時，該反應(yīng)的熱效應(yīng) △H =c+2b-2d-a；（2）①用2.0 mol/L Na2CO3溶液作吸收劑脫除CO2，Na2CO3轉(zhuǎn)化為NaHCO3；根據(jù)物料守恒，原溶液中c(CO32－)＋c(HCO3－) ＋ c(H2CO3) ＝2.0 mol/L，吸收一定量CO2后，c(CO32－)＋c(HCO3－) ＋ c(H2CO3) >2.0 mol/L，故a錯誤；根據(jù)電荷守恒c(Na+)+c(H+)＝2c(CO32－)+c(OH－)+c(HCO3－)，故b正確；溶液中有碳酸氫鈉生成，所以c(HCO3－)可能大于c(CO32－)，故c錯誤。②當(dāng)脫除液完全生成碳酸氫鈉時失效，加熱可使碳酸氫鈉分解為碳酸鈉，反應(yīng)方程式是2NaHCO3 Na2CO3 + CO2↑ +H2O；