(16分)以煤為原料,經(jīng)過化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產(chǎn)品的工業(yè)叫煤化工。
(1)將水蒸氣通過紅熱的碳即可產(chǎn)生水煤氣。反應(yīng)為:
C(s)+H
2O(g)
CO(g)+H
2(g) ΔH=+131.3 kJ?mol
-1,
①該反應(yīng)在常溫下
自發(fā)進行(填“能”與“不能”);
②恒溫,在容積可變的密閉容器中,進行如上可逆反應(yīng)。一段時間后,下列物理量不發(fā)生變化時,能表明該反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)的有
Ⅰ混合氣體的密度; Ⅱ容器內(nèi)氣體的壓強;
Ⅲ混合氣體的總物質(zhì)的量; ⅣCO物質(zhì)的量濃度
A.只有Ⅳ B.只有Ⅰ和Ⅳ C.只有Ⅱ和Ⅲ D.Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ
(2)水煤氣再進一步反應(yīng)可制取氫氣。反應(yīng)為H
2O(g)+CO(g)
H
2(g)+CO
2(g),某溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K= 4/9。該溫度下在甲、乙、丙三個恒容密閉容器中,只投入H
2(g)和CO
2(g),其起始濃度如下表所示。下列判斷不正確的是
。
起始濃度
| 甲
| 乙
| 丙
|
c(H2)/mol/L
| 0.010
| 0.020
| 0.020
|
c(CO2)/mol/L
| 0.010
| 0.010
| 0.020
|
A.反應(yīng)開始時,丙中的反應(yīng)速率最快,甲中的反應(yīng)速率最慢
B.平衡時,甲中和丙中H
2的轉(zhuǎn)化率均是60%
C.平衡時,丙中c(CO
2)是甲中的2倍,是0.012mol/L
D.平衡時,乙中CO
2的轉(zhuǎn)化率大于60%
(3)目前工業(yè)上有一種方法是用CO
2來生產(chǎn)甲醇。一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO
2(g)+3H
2(g)
CH
3OH(g)+H
2O(g) ,右圖表示該反應(yīng)進行過程中能量(單位為kJ?mol
—1)的變化。在體積為1 L的恒容密閉容器中,充入1mol CO
2和3mol H
2反應(yīng)
①下列措施中能使c (CH
3OH)增大的是
。
A.升高溫度
B.充入He(g),使體系壓強增大
C.將H
2O(g)從體系中分離出來
D.再充入1mol CO
2和3mol H
2②在溫度T
1時,當反應(yīng)達到平衡時,測得n(H
2) =" 2.4" mol;其它條件不變,在溫度T
2時,當反應(yīng)達到平衡時,測得n(CO
2) =" 0.82" mol,則T
2 T
1。(填“>”、“<”或“=”),
(4)在一定條件下科學(xué)家從煙道氣中分離出CO
2與太陽能電池電解水產(chǎn)生的H
2合成甲醇。CH
3OH、H
2的燃燒熱分別為:△H=-725.5kJ/mol、△H=-285.8kJ/mol。
①寫出工業(yè)上以CO
2、H
2合成CH
3OH和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式:
;
②該轉(zhuǎn)化的積極意義是
;
③有人提出,可以設(shè)計反應(yīng)CO
2=C+O
2(△H>0、△S<0)來消除CO
2對環(huán)境的影響。請你判斷是否可行并說出理由: