實(shí)施以節(jié)約能源和減少廢氣排放為基本內(nèi)容的節(jié)能減排政策,是應(yīng)對全球氣候問題、建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的必然選擇.化工行業(yè)的發(fā)展必須符合國家節(jié)能減排的總體要求.試運(yùn)用所學(xué)知識,回答下列問題:
(1)已知某溫度下某反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為:K=
,它所對應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)為:
.
(2)已知在一定溫度下,
①C(s)+CO
2(g)?2CO(g)△H
1=a kJ/mol;平衡常數(shù)K
1;
②CO(g)+H
2O(g)?H
2(g)+CO
2(g)△H
2=b kJ/mol;平衡常數(shù)K
2;
③C(s)+H
2O(g)?CO(g)+H
2(g)△H
3;平衡常數(shù)K
3.
則K
1、K
2、K
3之間的關(guān)系是:
,△H
3=
(用含a、b的代數(shù)式表示).
(3)煤化工通常通過研究不同溫度下平衡常數(shù)以解決各種實(shí)際問題.已知等體積的一氧化碳和水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)器時(shí),發(fā)生如下反應(yīng):CO(g)+H
2O(g)?H
2(g)+CO
2(g),該反應(yīng)平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表所示:
溫度/℃ |
400 |
500 |
800 |
平衡常數(shù)K |
9.94 |
9 |
1 |
該反應(yīng)的正反應(yīng)方向是
反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”),若在500℃時(shí)進(jìn)行,設(shè)起始時(shí)CO和H
2O的起始濃度均為0.020mol/L,在該條件下,CO的平衡轉(zhuǎn)化率為:
.
(4)在催化劑存在條件下反應(yīng):H
2O(g)+CO(g)?CO
2(g)+H
2(g),CO轉(zhuǎn)化率隨蒸氣添加量的壓強(qiáng)比及溫度變化關(guān)系如圖1所示:
對于氣相反應(yīng),用某組分(B)的平衡壓強(qiáng)(P
B)代替物質(zhì)的量濃度(c
B)也可以表示平衡常數(shù)(記作K
P),則該反應(yīng)的K
P=
,提高
比,則K
P
(填“變大”、“變小”或“不變”).實(shí)際上,在使用鐵鎂催化劑的工業(yè)流程中,一般采用400℃左右、
=3~5.其原因可能是
.
(5)工業(yè)上可利用原電池原理除去工業(yè)尾氣中的CO并利用其電能,反應(yīng)裝置如圖2所示,請寫出負(fù)極的電極反應(yīng)式:
.