Question

【題目】高爐煤氣為煉鐵過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，主要成分為N2、CO、CO2、H2O等，其中可燃成分CO含量約占25%左右，CO2、N2的含量分別占15%、55%．回答下列問題：
（1）上述提及的氣體分子中，電子數(shù)相等的兩種氣體是（寫化學(xué)式）．
（2）高爐煤氣中CO具有較高的利用價(jià)值，可以與H2合成甲烷，已知有關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下： ①H2（g）+ O2（g）=H2O（l）△H=﹣285.8kJ/mol
②CO（g）+ O2（g）=CO2（g）△H=﹣283.0kJ/mol
③CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣890.3kJ/mol
則CO（g）+2H2（g）=CH4（g）+ O2（g）△H=kJ/mol．
（3）高爐煤氣中N2的含量較高，利用CO前需要對(duì)CO 進(jìn)行富集，實(shí)現(xiàn)CO和N2的分離． ①工業(yè)上常采用醋酸亞銅氨溶液來吸收CO，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式CH3COOCu（NH3）2（aq）+CO（g）═CH3COOCu（NH3）2CO（aq）△H＜0．吸收CO后的溶液經(jīng)過適當(dāng)處理可恢復(fù)為醋酸亞銅氨溶液，從而實(shí)現(xiàn)CO與吸收液的分離，分離過程可采取的措施有（寫出一種即可）．
②到目前為止，CO吸附劑的開發(fā)大多數(shù)以亞銅為活性組分負(fù)載在各種載體上，然后采用變壓吸附（PSA）方式在含N2體系中脫出CO．圖是變壓吸附回收高爐煤氣中CO的流程圖：

PSA﹣I吸附CO2時(shí)間對(duì)PSA﹣II中CO回收率的影響見下圖，由此可見，為了保證載體亞銅吸附劑對(duì)CO的吸附和提純要求，應(yīng)采取的措施是 ， “放空氣體”的主要成分為 ．

（4）高爐煉鐵過程中發(fā)生的主要反應(yīng)為Fe2O3（s）+3CO（g）═2Fe （s）+3CO2（g）．該反應(yīng)在不同溫度下的平衡常數(shù)如表所示：

溫度/℃	1000	1115	1300
平衡常數(shù)	4.0	3.7	3.5

①該反應(yīng)的△H0（填“＞”“＜”或“=”）．
②欲提高上述反應(yīng)中CO 的轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是 ．
a．適當(dāng)降低反應(yīng)體系的溫度
b．及時(shí)移出體系中的CO
c．加入合適的催化劑
d．減小容器的容積
e．增大Fe2O3的量．

Answer 1

【答案】
（1）N2、CO
（2）+35.7
（3）升溫或減壓；盡量在PSA﹣I中將CO2脫除（保證PSA﹣I吸附CO2的時(shí)間）；氮?dú)?/span>
（4）＜；ab
【解析】解：（1）N2、CO、CO2、H2O中的電子數(shù)分別為14、14、22和10個(gè)，故氮?dú)夂虲O為等電子體，所以答案是：N2、CO；（2）已知反應(yīng)①H2（g）+ O2（g）=H2O（l）△H=﹣285.8kJ/mol②CO（g）+ O2（g）=CO2（g）△H=﹣283.0kJ/mol
③CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣890.3kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律可知，將①×2+②﹣③可得：CO（g）+2H2（g）=CH4（g）+ O2（g）△H=（﹣285.8kJ/mol）×2+（﹣283.0kJ/mol）﹣（﹣890.3kJ/mol）=+35.7KJ/mol，所以答案是：+35.7；（3）①CH3COOCu（NH3）2 （aq）+CO（g）CH3COOCu（NH3）2CO（aq）△H＜0，反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，故升高溫度或減小壓強(qiáng)均可以使平衡左移從而實(shí)現(xiàn)CO與吸收液的分離，所以答案是：升溫或減壓；
②CO吸附劑的開發(fā)大多數(shù)以銅（+1）為活性組分負(fù)載在各種載體上，然后采用變壓吸附（PSA）方式在含N2體系中脫出CO，圖像方向可知時(shí)間越長(zhǎng)CO回收率越高，為了保證載銅吸附劑對(duì)CO的吸附和提純要求，應(yīng)采取的措施是盡量在PSA﹣I中將CO2 脫除（保證PSA﹣I吸附CO2的時(shí)間）；“放空氣體”的主要成分為氮?dú)猓?/span>
所以答案是：盡量在PSA﹣I中將CO2 脫除（保證PSA﹣I吸附CO2的時(shí)間）；氮?dú)猓唬?）①溫度越高，該反應(yīng)的平衡常數(shù)越小，故升高溫度，平衡左移，則反應(yīng)放熱，即△H小于0，所以答案是：＜；
②a．適當(dāng)降低反應(yīng)體系的溫度，平衡右移，則CO的平衡轉(zhuǎn)化率提高，故a正確；
b．及時(shí)移出體系中的CO2 ， 平衡右移，則CO的平衡轉(zhuǎn)化率提高，故b正確；
c．加入合適的催化劑，平衡不移動(dòng)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率不變，故c錯(cuò)誤；
d．由于此反應(yīng)是個(gè)氣體的物質(zhì)的量不變的反應(yīng)，故減小容器的容積，平衡不移動(dòng)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率不變，故d錯(cuò)誤；
e．由于氧化鐵為固體，故增大Fe2O3的量，平衡不移動(dòng)，則CO的平衡轉(zhuǎn)化率不變，故e錯(cuò)誤．
故選ab．
【考點(diǎn)精析】利用反應(yīng)熱和焓變和化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征對(duì)題目進(jìn)行判斷即可得到答案，需要熟知在化學(xué)反應(yīng)中放出或吸收的熱量，通常叫反應(yīng)熱；化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動(dòng)”即是動(dòng)態(tài)平衡，平衡時(shí)反應(yīng)仍在進(jìn)行；“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡；與途徑無關(guān)，外界條件不變，可逆反應(yīng)無論是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）．