合成气(CO和H2)是重要的化工原料,在工业生产中有着广泛的应用。(1)工业上用甲烷和水蒸气在高温条件下发生反应制备合成气(CO和H2),4g甲烷完全反应吸收5
题型:不详难度:来源:
合成气(CO和H2)是重要的化工原料,在工业生产中有着广泛的应用。 (1)工业上用甲烷和水蒸气在高温条件下发生反应制备合成气(CO和H2),4g甲烷完全反应吸收51.5KJ热量,写该反应的热化学方程式 (2)工业上常用合成气来冶炼金属,其中CO还原氧化铁来冶炼生铁方程式如下: 3CO(g)+Fe2O3(s)3CO2(g)+ 2Fe(s) △H<0 ①如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生,当反应达到平衡时, 。A.容器中Fe2O3的质量不随时间而变化 | B.反应物不再转化为生成物 | C.n (CO) :n (CO2) = 1:1 | D.容器中气体的压强不随时间而变化 | ②在一个容积为4L的密闭容器中,1000℃时加入4mol CO(g)和足量Fe2O3(s),反应2分钟后达到平衡,测得此时容器内气体的密度为40g/L,求该时间范围内反应的平均反应速率υ(CO2)= ___、CO的平衡转化率= _____、该反应的化学平衡常数K= 。 |
答案
(1)CH4(g)+H2O(g) =" CO" (g)+3H2 (g) △H=+206kJ•mol-1(2分) (2)①A D(2分,少选、错选均为0分) ② 0.375 mol/(L•min)(2分)75% (1分) 27(2分) |
解析
试题分析::(1)4g甲烷完全反应吸收51.5KJ热量,16g甲烷和水反应吸收热量为206KJ;反应的热化学方程式为:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+206KJ/mol; (2)①A中容器中Fe2O3的质量不随时间而变化,说明反应达到平衡,故A符合;B中平衡时,正逆反应都进行只是正反应速率和逆反应速率相同,故B不符合;C中一氧化碳和二氧化碳的物质的量之比和起始量有关,n(CO):n(CO2)不一定为1:1,故C不符合;D在反应是气体体积不变的反应,平衡时容器中气体的压强不随时间而变化,故D正确; ② 3CO(g)+Fe2O3(s)═3CO2(g)+2Fe(s) 起始(mol) 4 0 变化(mol) x x 平衡(mol) 4-x x 容器内气体的密度为40g/L:=40g/L计算得到x=3mol; 该时间范围内反应的平均反应速率υ(CO2)==0.375mol/L; CO的平衡转化率=×100%=75% |
举一反三
(16分)工业上可用煤制天然气,生产过程中有多种途径生成CH4。 (1)写出CO2与H2反应生成CH4和H2O的热化学方程式 。 已知: ① CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) ΔH=-41kJ·mol-1 ② C(s)+2H2(g)CH4(g) ΔH=-73kJ·mol-1 ③ 2CO(g)C(s)+CO2(g) ΔH=-171kJ·mol-1 (2)另一生成CH4的途径是CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)。其他条件相同时,H2的平衡转化率在不同压强下随温度的变化如图所示。
①该反应的△H 0(填“<”、“=”或“>”)。 ②实际生产中采用图中M点而不是N点对应的反应条件,运用化学反应速率和平衡知识,同时考虑生产实际,说明选择该反应条件的理由________________________。 ③某温度下,将0.1 mol CO和0.3 mol H2充入10L的密闭容器内发生反应CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g),平衡时H2的转化率为80%,求此温度下该反应的平衡常数K。(写出计算过程,计算结果保留两位有效数字) |
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