(12分)煤化工是以煤為原料,經(jīng)過(guò)化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產(chǎn)品的工業(yè)過(guò)程。
(1)將水蒸氣通過(guò)紅熱的炭即可產(chǎn)生水煤氣。反應(yīng)為:
C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ/mol,ΔS=+133.7 J/(K·mol)。
①該反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行與________________有關(guān)。
②一定溫度下,在一個(gè)容積可變的密閉容器中,發(fā)生上述反應(yīng),下列能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是________(填字母,下同)。
a.容器中的壓強(qiáng)不變
b.1 mol H—H鍵斷裂的同時(shí)斷裂2 mol H—O鍵
c.v正(CO)=v逆(H2O)
d.c(CO)=c(H2)
(2)將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入到體積為2 L的恒容密閉容器中,進(jìn)行反應(yīng)CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g),得到如下三組數(shù)據(jù):
實(shí) 驗(yàn) 組 | 溫 度 /℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 達(dá)到平衡所需時(shí)間/min |
H2O | CO | H2 | CO |
1 | 650 | 2 | 4 | 1.6 | 2.4 | 5 |
2 | 900 | 1 | 2 | 0.4 | 1.6 | 3 |
3 | 900 | a | b | c | d | t |
①實(shí)驗(yàn)1中以v(CO2)表示的反應(yīng)速率為_(kāi)_________。
②該反應(yīng)的逆反應(yīng)為_(kāi)_______(填“吸”或“放”)熱反應(yīng)。
③若實(shí)驗(yàn)3要達(dá)到與實(shí)驗(yàn)2相同的平衡狀態(tài)(即各物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別相等),且t<3 min,則a、b應(yīng)滿足的關(guān)系是____________________(用含a、b的數(shù)學(xué)式表示)。
(3)目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來(lái)生產(chǎn)甲醇。一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g),如圖表示該反應(yīng)進(jìn)行過(guò)程中能量(單位為kJ/mol)的變化。在體積為1 L的恒容密閉容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,下列措施中能使 c(CH3OH)增大的是 。
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a.升高溫度 b.充入He(g),使體系壓強(qiáng)增大
c.將H2O(g)從體系中分離出來(lái) d.再充入1mol CO2和3mol H2