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煤是重要的化石燃料和化工原料,有關(guān)煤的綜合利用得到廣泛深入的研究。其中煤的氣化是煤的綜合利用的重要途徑。
I.煤的催化氣化生成CO,主要反應(yīng)為:①C(s)+CO2(g)?2CO(g)△H
堿金屬催化劑顯示出了優(yōu)越的催化性能。Mckee和Chatterji在1975年提出了由堿金屬的氧化還原循環(huán)的氧傳遞機(jī)理:
②K2CO3(s)+2C(s)?2K(g)+3CO(g)△H1=+899.4kJ?mol-1
③2K(g)+CO2(g)?K2O(s)+CO(g)△H2=-98.4kJ?mol-1
④K2O(s)+CO2(g)?K2CO3(s)△H3=-456.0kJ?mol-1
(1)由此計算△H=
+172.5kJ?mol-1
+172.5kJ?mol-1

(2)在2L的密閉容器中進(jìn)行投入1molC和3molCO2催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)①,CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)φ(CO)/%隨溫度和壓強(qiáng)的變化曲線如圖,根據(jù)圖象回答下列問題:
菁優(yōu)網(wǎng)
①若在900℃,壓力為P3條件下反應(yīng)經(jīng)過10min達(dá)到平衡,則0~10min內(nèi)的反應(yīng)速率v(CO)為
0.2mol?L-1?min-1
0.2mol?L-1?min-1
。
②該可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是
C D
C D
。
A.v(CO2=2v(CO)
B.CO2和CO的濃度之比為1:2
C.容器內(nèi)的總壓強(qiáng)不再隨時間而變化
D.混合氣體的密度不再隨時間變化
③圖中壓強(qiáng)(P1、P2、P3、P4)的大小順序為:
P1<P2<P3<P4
P1<P2<P3<P4
。其判斷的理由是
該反應(yīng)正反應(yīng)方向是氣體體積增大的方向,增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的逆反應(yīng)方向進(jìn)行,φ(CO)減小
該反應(yīng)正反應(yīng)方向是氣體體積增大的方向,增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的逆反應(yīng)方向進(jìn)行,φ(CO)減小
。
④可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)可以用平衡濃度計算,也可以用平衡分壓代替平衡濃度計算(分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。反應(yīng)①在圖中A點的總壓強(qiáng)為1MPa,列式計算A點的平衡常數(shù)Kp=
3.2Mpa
3.2Mpa
。
II.煤氣的甲烷化是煤綜合利用的重要方法。其基本反應(yīng)為:
反應(yīng)①:CO(g)+3H2(g)?CH4(g)+H2O(g)△H=-219.3kJ?mol-1
反應(yīng)生成的水與CO發(fā)生反應(yīng):
反應(yīng)②:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=-38.4kJ?mol-1
離開反應(yīng)器的混合氣體的組成取決于原料氣的組成、壓強(qiáng)和溫度,圖2表示
φ
H
2
φ
CO
比為3.8時二氧化碳含量對合成氣轉(zhuǎn)化達(dá)到平衡的影響。
由圖象可知,隨離開反應(yīng)器的混合氣體中二氧化碳的含量增加,達(dá)到平衡時甲烷的量
減小
減小
(填“增大”、“減小”或“不變”,下同),其原因為
離開反應(yīng)器的混合氣體中CO2的含量增大,說明反應(yīng)②正向進(jìn)行,占主導(dǎo)作用,容器中的CO以反應(yīng)②為主,則參加反應(yīng)①的CO減少,容器中生成甲烷的含量減小
離開反應(yīng)器的混合氣體中CO2的含量增大,說明反應(yīng)②正向進(jìn)行,占主導(dǎo)作用,容器中的CO以反應(yīng)②為主,則參加反應(yīng)①的CO減少,容器中生成甲烷的含量減小
。

【答案】+172.5kJ?mol-1;0.2mol?L-1?min-1;C D;P1<P2<P3<P4;該反應(yīng)正反應(yīng)方向是氣體體積增大的方向,增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的逆反應(yīng)方向進(jìn)行,φ(CO)減小;3.2Mpa;減小;離開反應(yīng)器的混合氣體中CO2的含量增大,說明反應(yīng)②正向進(jìn)行,占主導(dǎo)作用,容器中的CO以反應(yīng)②為主,則參加反應(yīng)①的CO減少,容器中生成甲烷的含量減小
【解答】
【點評】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:38引用:2難度:0.5
相似題
  • 1.Ⅰ.已知某可逆反應(yīng):aA(g)+bB(g)?cC(g)+dD(g).請回答下列問題:
    (1)根據(jù)實驗測定結(jié)果,描繪出了該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時及改變外界條件后,反應(yīng)速率與時間的關(guān)系圖象(如圖1所示):有利于提高D產(chǎn)量的變化過程是圖象中的
     
    段;引起該變化過程的外界條件是
     

    菁優(yōu)網(wǎng)(2)根據(jù)實驗測定結(jié)果描繪出了圖2.由此圖象可以得出,升高溫度,上述平衡將向
     
    (填“正反應(yīng)“或“逆反應(yīng)”)方向移動;反應(yīng)計量數(shù)之間的關(guān)系:a+b
     
    c+d(填“大于”、“小于”、“等于”
    或“不確定”).
    Ⅱ.工業(yè)合成氨反應(yīng)如下:N2+3H2 
    高溫
    、
    高壓
    催化劑
    2NH3.請回答下列問題:
    (1)在一定條件下2L的密閉容器中進(jìn)行實驗,并測得下列數(shù)據(jù):
    物質(zhì) N2 H2 NH3
    起始(mol) 2 7 0
    10s(mol) 1.6
    平衡時(mol) 2
    則10s內(nèi),用氫氣表示的化學(xué)反應(yīng)速率是
     
    ,該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)是
     

    (2)根據(jù)混合氣體各成分的物質(zhì)性質(zhì),你認(rèn)為工業(yè)上將氨氣從混合氣體中分離出來的措施是
     
    ,從而達(dá)到反應(yīng)氣體循環(huán)利用的目的.實驗室檢驗氨氣的方法是
     

    發(fā)布:2024/11/11 8:0:1組卷:32引用:1難度:0.5
  • 2.可逆反應(yīng):aA(g)+bB(g)?cC(g)+dD(g)△H,試根據(jù)圖回答:
    菁優(yōu)網(wǎng)
    [A的轉(zhuǎn)化率(%)表示為α(A)、A的含量(%)表示為φ(A)]
    (1)壓強(qiáng)P1
     
    P2(填<或>)
    (2)體積(a+b)
     
    (c+d)(填<或>)
    (3)溫度t1
     
    t2℃(填<或>)
    (4)△H值是
     
    (填正、負(fù))

    發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:44引用:6難度:0.3
  • 菁優(yōu)網(wǎng)3.合成氨生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)立開辟了人工固氮的途徑,對化學(xué)工業(yè)技術(shù)也產(chǎn)生了重大影響.合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.2kJ?mol-1.合成氨工業(yè)中原料氣N2可從空氣中分離得到,H2可用甲烷或焦炭與水蒸氣反應(yīng)制得.
    (1)在一容積固定的密閉容器中注入N2和H2兩種氣體,發(fā)生上述反應(yīng).在某溫度下達(dá)到平衡時,各物質(zhì)的濃度分別是:c(H2)=9.00mol?L-1,c(N2)=3.00mol?L-1,c(NH3)=4.00mol?L-1,此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
     

    (2)在三個相同容器中各充入1mol N2和3mol H2,在不同條件下反應(yīng)并達(dá)到平衡,氨的體積分?jǐn)?shù)隨時間變化的曲線如圖所示.下列說法中正確的是
     
    (填字母).
    A.圖Ⅰ可能是不同壓強(qiáng)對反應(yīng)的影響,且p2>p1
    B.圖Ⅱ可能是不同壓強(qiáng)對反應(yīng)的影響,且p1>p2
    C.圖Ⅲ可能是不同溫度對反應(yīng)的影響,且T1>T2
    D.圖Ⅱ可能是同溫同壓下不同催化劑對反應(yīng)的影響,且催化劑性能1>2
    (3)將水蒸氣通過紅熱的炭即可產(chǎn)生水煤氣,化學(xué)方程式為:
    C(s)+H2O(g)═H2(g)+CO(g)△H=+131.3kJ?mol-1,△S=+133.7J?K-1?mol-1
    該反應(yīng)在常溫下能否自發(fā)進(jìn)行?
     
    (填“能”或“不能”).

    發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:34引用:4難度:0.5
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