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煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体,液体,固体燃料的过程.(1)水煤气生产原理为:C(s)+H2O(g)高温CO(g)+H2(g);△H=+131.3kJ/mol①该反应自发可能性(填有或
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煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体,液体,固体燃料的过程.
(1)水煤气生产原理为:C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g);△H=+131.3kJ/mol
①该反应自发可能性______(填有或无);
②一定温度下,在一个容积不变的密闭容器中进行水煤气生产反应,下列能判断该反应达到化学平衡状态的是______(填字母);
A.容器内压强不变 B.容器内气体密度不变
C.v(CO)正=v(H2O)逆 D.c(CO)=c(H2)
③下列措施能使C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)正反应速率增大的是_______;
A、增加C(s)的量 B、降温 C、升温 D、充入HI
(2)将不同量CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容容器中,进行反应
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
①实验1中以v(CO)表示反应速率为______;
②900℃时,CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)化学平衡常数为______;
(3)研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂比表面积可提高化学反应速率,为了分别验证温度,催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律,至少应该设计______组实验.
(1)水煤气生产原理为:C(s)+H2O(g)
高温 |
①该反应自发可能性______(填有或无);
②一定温度下,在一个容积不变的密闭容器中进行水煤气生产反应,下列能判断该反应达到化学平衡状态的是______(填字母);
A.容器内压强不变 B.容器内气体密度不变
C.v(CO)正=v(H2O)逆 D.c(CO)=c(H2)
③下列措施能使C(s)+H2O(g)
高温 |
A、增加C(s)的量 B、降温 C、升温 D、充入HI
(2)将不同量CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容容器中,进行反应
CO(g)+H2O(g)
高温 |
实验 组别 | 温度℃ | 起始量/mol | 平衡/mol | 达平衡所 需时间/min | ||||
H2O | CO | H2 | CO2 | H2 | CO2 | |||
1 | 650 | 2 | 4 | 0 | a | 1.6 | 2.4 | 5 |
2 | 900 | 1 | 2 | 0 | b | 0.4 | 1.6 | 3 |
②900℃时,CO2(g)+H2(g)
高温 |
(3)研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂比表面积可提高化学反应速率,为了分别验证温度,催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律,至少应该设计______组实验.
组别 | 温度 | 催化剂 | … |
1 | |||
2 | |||
▼优质解答
答案和解析
(1)①由热化学反应方程式可知,反应为焓增,熵增过程,即△H>0、△S>0,△G=△H-T△S<0反应自发进行,所以该反应自发进行;
故答案为:有.
②A.反应前后气体的物质的量发生变化,随反应进行气体的物质的量增加,压强增大,容器中的压强不变,说明反应到达平衡,故A正确;
B.容器的容积不变,随反应进行容器内气体的质量增加,所以随反应进行密度增大,容器中气体的密度不变,说明反应到达平衡,故B正确;
C.根据反应可知,自始至终c(CO)正=c(H2O)正,若c(CO)正=c(H2O)逆,c(H2O)逆=C(H2O)正,说明反应到达平衡,故C正确;
D.根据反应可知,自始至终c(CO)正=c(H2O)不能说明反应达到平衡,故D错误;
故答案为:ABC.
③能使C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)正反应速率增大的因素:
A、增加C(s)的量,固体对反应速率无影响,故A不符合;
B、降温减小反应速率,正逆反应速率都减小.故不符合;
C、升温能加快反应速率,正逆反应速率都增大,故C符合;
D、充入HI与反应平衡体系不反应,所以增大体系的压强,速率增大,故D符合;
故答案为:CD.
(2)①由表可知5min内,氢气的物质的量变化量为1.6mol,容器体积为2L,所以H2表示的反应速率v(H2)=
=0.16mol/(L•min).依据速率之比等于系数之比:
v(H2)=V(CO)=0.16mol/(L•min);
故答案为:0.16mol/(L•min);
②由实验2可知,体积为2L的恒容容器,平衡时CO2、H2的物质的量分别为1.6mol、0.4mol
对于反应 CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)
开始(mol):2 1 b 0
变化(mol):0.4 0.4 0.4 0.4
平衡(mol):1.6 0.6 1.6 0.4
所以算900℃平衡常数k=
=
=
900℃时,CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)化学平衡常数为k1=
=1.5
故答案为:1.5
(3)比表面积不同,则应控制温度相同,所有浓度应控制相同来验证催化剂比表面积对速率的影响;
比表面积相同,温度不同,则所有浓度应控制相同来验证反应温度对速率的影响;
比表面积相同,则应控制温度相同,验证反应温度对速率的影响;
故需要设计3组;
故答案为:3
故答案为:有.
②A.反应前后气体的物质的量发生变化,随反应进行气体的物质的量增加,压强增大,容器中的压强不变,说明反应到达平衡,故A正确;
B.容器的容积不变,随反应进行容器内气体的质量增加,所以随反应进行密度增大,容器中气体的密度不变,说明反应到达平衡,故B正确;
C.根据反应可知,自始至终c(CO)正=c(H2O)正,若c(CO)正=c(H2O)逆,c(H2O)逆=C(H2O)正,说明反应到达平衡,故C正确;
D.根据反应可知,自始至终c(CO)正=c(H2O)不能说明反应达到平衡,故D错误;
故答案为:ABC.
③能使C(s)+H2O(g)
高温 |
A、增加C(s)的量,固体对反应速率无影响,故A不符合;
B、降温减小反应速率,正逆反应速率都减小.故不符合;
C、升温能加快反应速率,正逆反应速率都增大,故C符合;
D、充入HI与反应平衡体系不反应,所以增大体系的压强,速率增大,故D符合;
故答案为:CD.
(2)①由表可知5min内,氢气的物质的量变化量为1.6mol,容器体积为2L,所以H2表示的反应速率v(H2)=
| ||
5min |
v(H2)=V(CO)=0.16mol/(L•min);
故答案为:0.16mol/(L•min);
②由实验2可知,体积为2L的恒容容器,平衡时CO2、H2的物质的量分别为1.6mol、0.4mol
对于反应 CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)
开始(mol):2 1 b 0
变化(mol):0.4 0.4 0.4 0.4
平衡(mol):1.6 0.6 1.6 0.4
所以算900℃平衡常数k=
C(CO2)•C(H2) |
C(CO)•C(H2O) |
| ||||
|
2 |
3 |
900℃时,CO2(g)+H2(g)
高温 |
1 |
K |
故答案为:1.5
(3)比表面积不同,则应控制温度相同,所有浓度应控制相同来验证催化剂比表面积对速率的影响;
比表面积相同,温度不同,则所有浓度应控制相同来验证反应温度对速率的影响;
比表面积相同,则应控制温度相同,验证反应温度对速率的影响;
故需要设计3组;
故答案为:3
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