18.工業(yè)燃燒煤、石油等化石燃料釋放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等氣體,嚴(yán)重污染空氣。通過(guò)對(duì)廢氣進(jìn)行脫硝、脫碳和脫硫處理可實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保、廢物利用。
(1)甲醇不僅是重要的化工原料,而且還是性能優(yōu)良的能源和車用燃料。甲醇和水蒸氣制取H2 的反應(yīng)如下:
反應(yīng)Ⅰ(主):CH3OH(g)+H2O(g)?CO2(g)+3H2(g)△H1 平衡常數(shù)為K1
反應(yīng)Ⅱ(副):H2(g)+CO2(g)?CO(g)+H2O(g)△H2 平衡常數(shù)為K2
反應(yīng)Ⅲ:CH3OH(g)?CO(g)+2H2(g)△H3 平衡常數(shù)為K3
反應(yīng)Ⅰ的△H1=
(用△H2、△H3表示),平衡常數(shù)K1=
(用K2、K3表示)
(2)向2 L密閉容器中加入2molCO2和6molH2,在適當(dāng)?shù)拇呋瘎┳饔孟拢铝蟹磻?yīng)能自發(fā)進(jìn)行:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)。
①該反應(yīng)ΔH
0(填“>”、“<”或“=”)
②下列敘述能說(shuō)明此反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是
。(填字母)
A.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變
B.CO2的轉(zhuǎn)化率和H2的轉(zhuǎn)化率相等
C.1mol CO2生成的同時(shí)有3mol H-H鍵斷裂
D.混合氣體的密度保持不變
③反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),在體積相同(2L)的兩密閉容器中,改變條件,反應(yīng)過(guò)程中部分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)下表:
|
反應(yīng)時(shí)間 |
CO2/mol |
H2/mol |
CH3OH/mol |
H2O/mol |
反應(yīng)Ⅰ:300K |
0 min |
2 |
6 |
0 |
0 |
10 min |
|
4.5 |
|
|
20 min |
1 |
|
|
|
30 min |
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|
1 |
|
反應(yīng)Ⅱ:500K |
0 min |
0 |
0 |
2 |
2 |
反應(yīng)Ⅰ,前10min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(H
2)=
。達(dá)到平衡時(shí),反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ?qū)Ρ龋浩胶獬?shù)K(I)
K(Ⅱ)(填“>”、“<”或“=”);平衡時(shí)CH
3OH的濃度c(I)
c(Ⅱ)(填“>”、“<”或“=”)。
(3)消除汽車尾氣的反應(yīng)式之一為:2CO(g)+2NO(g)?N
2(g)+2CO
2(g)。在溫度T
1時(shí),將1.40molCO與1.60molNO充入一體積為2L的密閉容器中,反應(yīng)平衡后N
2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.25。求NO的平衡轉(zhuǎn)化率α
1和反應(yīng)平衡常數(shù)K(寫出計(jì)算過(guò)程)
。