Question

“潔凈煤技術(shù)”研究在世界上相當(dāng)普遍，科研人員通過向地下煤層氣化爐中交替鼓入空氣和水蒸氣的方法，連續(xù)產(chǎn)出了熱值高達(dá)122500~16000 kJ·m^-3的煤炭氣，其主要成分是CO和H₂。CO和H₂可作為能源和化工原料，應(yīng)用十分廣泛。
（1）已知：C(s)+O₂(g)=CO₂(g)   ΔH₁＝—393.5 kJ·mol^-1  ①
2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g)  ΔH₂＝—483.6 kJ·mol^-1  ②
C(s)+H₂O(g)=CO(g)+H₂(g) ΔH₃＝＋131.3 kJ·mol^-1  ③
則反應(yīng)CO(g)+H₂(g) +O₂(g)= H₂O(g)+CO₂(g)，ΔH=     kJ·mol^-1。標(biāo)準(zhǔn)狀況下的煤炭氣（CO、H₂）33.6 L與氧氣完全反應(yīng)生成CO₂和H₂O，反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移   mol e^-。
（2）密閉容器中充有10 mol CO與20 mol H₂，在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇：CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)；CO的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。

①若A、B兩點(diǎn)表示在某時(shí)刻達(dá)到的平衡狀態(tài)，此時(shí)在A點(diǎn)時(shí)容器的體積為V_AL，則該溫度下的平衡常數(shù)K=                  ；A、B兩點(diǎn)時(shí)容器中物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為n(A)_總：n(B)_總=     。
②若A、C兩點(diǎn)都表示達(dá)到的平衡狀態(tài)，則自反應(yīng)開始到達(dá)平衡狀態(tài)所需的時(shí)間t_A     t_C（填“大于”、“小于”或“等于”）。
③在不改變反應(yīng)物用量的情況下，為提高CO的轉(zhuǎn)化率可采取的措施是       。
A.降溫     B.加壓     C.使用催化劑    D.將甲醇從混合體系中分離出來

Answer 1

（1）-524.83kJ?mol^-1   3mol（2）①V_A²/100    5:4  ②大于  ③ABD

試題分析：（1）根據(jù)①C(s)+O₂(g)═CO₂（g）△H₁=-393.5kJ?mol^-1；②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₂=-483.6kJ?mol^-1；③C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₃=+131.3kJ?mol^-1三個(gè)熱化學(xué)方程式，利用蓋斯定律，將①-③可得反應(yīng)CO(g)+H₂(g)+O₂（g）═H₂O(g)+CO₂(g)；△H=-393.5kJ?mol^-1-131.3kJ?mol^-1=-524.83kJ?mol^-1；CO、H₂與氧氣反應(yīng)的方程式分別為：2CO+O₂2CO₂；2H₂+O₂2H₂O，從方程式可以看出相同物質(zhì)的量的CO、H₂燃燒轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等，所以標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO、H₂33.6L與氧氣反應(yīng)生成CO₂和H₂O轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為：﹛(33.6L)/(22.4L/mol)﹜×2=3mol。（2）①根據(jù)圖象可以看出，A點(diǎn)時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為50%，則平衡時(shí)各物質(zhì)的量濃度為：c(CO)=（5mol/L）/V_A；c(H₂)=(10mol/L)/V_A；c（CH₃OH）=(5mol/L）/V_A；所以平衡常數(shù)為=c(CH₃OH)/c(CO)×c²(H₂)＝[(5mol/L）/V_A]/[(5mol/L）/V_A]·[(10mol/L)/V_A]²＝V_A²/100；根據(jù)圖象可以看出，A點(diǎn)時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為50%，故平衡時(shí)CO、H₂、CH₃OH的物質(zhì)的量分別為5mol、10mol、5mol，根據(jù)圖象可以看出，A點(diǎn)時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為70%，故平衡時(shí)CO、H₂、CH₃OH的物質(zhì)的量分別為3mol、6mol、7mol，A、B兩點(diǎn)時(shí)容器中物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為n(A)_總：n(B)_總=20:16=5:4 ②升高溫度，反應(yīng)速率增大，反應(yīng)開始到達(dá)平衡狀態(tài)所需的時(shí)間要少，所以反應(yīng)開始到達(dá)平衡狀態(tài)所需的時(shí)間t_A 大于t_C；③提高轉(zhuǎn)化率應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，根據(jù)反應(yīng)方程式的特征可明顯判斷出可采取的措施為：降溫、加壓，將甲醇從混合體系中分離出來，故答案為：降溫、加壓，將甲醇從混合體系中分離出來。