【題目】工廠使用石油熱裂解的副產(chǎn)物甲烷來制取氫氣,其生產(chǎn)流程如下圖:

1)此流程的第II步反應(yīng)為:CO(g)H2O(g) H2(g)CO2(g),該反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表:

溫度/℃

400

500

830

平衡常數(shù)K

10

9

1

從上表可以推斷:此反應(yīng)是 (填)熱反應(yīng)。在830℃下,若開始時(shí)向恒容密閉容器中充入1mo1CO2mo1H2O,則達(dá)到平衡后CO的轉(zhuǎn)化率為 。

2)在500℃,按照下表的物質(zhì)的量(按照CO、H2O、H2CO2的順序)投入恒容密閉容器中進(jìn)行上述第II步反應(yīng),達(dá)到平衡后下列關(guān)系正確的是 。

實(shí)驗(yàn)編號

反應(yīng)物投入量

平衡時(shí)H2濃度

吸收或放出的熱量

反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率

A

11、0、0

c1

Q1

α1

B

0、0、2、2

c2

Q2

α2

C

22、00

c3

Q3

α3

A2c1= c2 =c3 B2Q1=Q2=Q3 Cα1 =α2 3 Dα1 +α2 =1

3)在一個(gè)絕熱等容容器中,不能判斷此流程的第II步反應(yīng)達(dá)到平衡的是 。

v(CO2)v(H2O)

混合氣體的密度不變

混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變 各組分的物質(zhì)的量濃度不再改變

體系的溫度不再發(fā)生變化

4下圖表示此流程的第II步反應(yīng),在t1時(shí)刻達(dá)到平衡、在t2時(shí)刻因改變某個(gè)條件使?jié)舛劝l(fā)生變化的情況:圖中t2時(shí)刻發(fā)生改變的條件是 (寫出兩種)。

t4時(shí)刻通過改變?nèi)莘e的方法將壓強(qiáng)增大為原先的兩倍,在圖中t4t5區(qū)間內(nèi)畫出CO、CO2濃度變化曲線,并標(biāo)明物質(zhì)(假設(shè)各物質(zhì)狀態(tài)均保持不變)。

【答案】1)放 ;66.7%;

2AD ;

3②③

4降低溫度;增加水蒸汽的量或減少氫氣的量

【解析】

試題分析:1)隨著溫度的升高,化學(xué)平衡常數(shù)減小,說明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),則正反應(yīng)是放熱反應(yīng);

設(shè)CO的轉(zhuǎn)化率為x,

COg+H2OgCO2g+H2g

起始 1mol 2mol 0 0

反應(yīng) x x x x

平衡(1-xmol 2-xmol xmol xmol

化學(xué)平衡常數(shù)K==1,x=66.7%;故答案:放熱;66.7%;

2A、B、C是完全等效平衡,平衡時(shí)各組分的濃度相等,所以平衡時(shí)氫氣的濃度c3=c2,但是A的投料量是B、C2倍,達(dá)到平衡時(shí),氫氣的濃度是BC)的2倍,即2c1=c2=c3,故A正確;B、BC相比,建立的平衡的方向是不一樣的,2Q1Q2=Q3,故B錯(cuò)誤;C根據(jù)等效原理,不同的投料,建立的平衡狀態(tài)下,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率α13≠α2,故C錯(cuò)誤;D、平衡時(shí)對應(yīng)各組分的含量完全相同,CO的轉(zhuǎn)化率為α1,則平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量為(1-α1mol,B中平衡時(shí)二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為α2,平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量為α2mol,故(1-α12,整理得α12=1,故D正確;故答案為:AD;

3)在一個(gè)絕熱等容的容器中,判斷此流程的第步反應(yīng)COg+H2OgH2g+CO2g),達(dá)到平衡的標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同;各組分含量保持不變;反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比,vCO2=vH2O,說明水蒸氣的正逆反應(yīng)速率相同,符合;反應(yīng)中混合氣體質(zhì)量守恒,體積不變,密度不變,混合氣體的密度不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡,故不符合;反應(yīng)前后氣體質(zhì)量守恒,反應(yīng)前后氣體體積不變,物質(zhì)的量不變,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變,不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡,故不符合;各組分的物質(zhì)的量濃度不再改變是平衡的標(biāo)志,故符合;體系的溫度不再發(fā)生變化絕熱容器溫度不變,說明反應(yīng)達(dá)到平衡,故符合;故答案為:②③;

4)在t2時(shí)刻CO的濃度減小、CO2濃度增大,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),且COCO2濃度變化有接觸點(diǎn),所以可以通過改變降低溫度、增大水蒸氣的量或減少氫氣的量實(shí)現(xiàn);t4時(shí)刻通過改變?nèi)莘e的方法將壓強(qiáng)增大為原先的兩倍,則體積變?yōu)樵瓉淼囊话,故濃度分別增大為原來的2倍,又反應(yīng)前后氣體系數(shù)相等,平衡不移動(dòng),所以圖象僅僅是濃度分別變?yōu)樵瓉淼?/span>2倍并且保持不變,如圖為,故答案為:降低溫度;增加水蒸氣的量;。

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選項(xiàng)

條件

結(jié)論

A

若原子半徑:X>Y

原子序數(shù):X<Y

B

化合物XnYmX顯負(fù)價(jià)

元素的電負(fù)性:X>Y

C

若價(jià)電子數(shù):X>Y

最高正價(jià):X>Y

D

XY最外層電子數(shù)分別為1、7

X、Y之間一定能形成離子鍵

A.AB.BC.CD.D

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