(9分)美國(guó)Bay等工廠使用石油熱裂解的副產(chǎn)物甲烷來(lái)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)+H
2O(g)
H
2(g)+CO
2(g),該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=
;反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度的變化如表一,
溫度/℃
| 400
| 500
| 830
| 1000
|
平衡常數(shù)K
| 10
| 9
| 1
| 0.6
|
從上表可以推斷:此反應(yīng)是_______________ (填“吸”、“放”)熱反應(yīng)。在830℃下,若開始時(shí)向恒容密閉容器中充入CO與H
zO均為1 mo1,則達(dá)到平衡后CO的轉(zhuǎn)化率為_____。
(2)此流程的第II步反應(yīng)CO(g)+H
2O(g)
H
2(g)+CO
2(g),在830℃,以表二的物質(zhì)的量(單位為mol)投入恒容反應(yīng)器發(fā)生上述反應(yīng),其中反應(yīng)開始時(shí),向正反應(yīng)方向進(jìn)行的有
(填實(shí)驗(yàn)編號(hào));
實(shí)驗(yàn)編號(hào)
| N(CO)
| N(H2O)
| n(H2)
| N(CO2)
|
A
| 1
| 5
| 2
| 3
|
B
| 2
| 2
| 1
| 1
|
C
| 0.5
| 2
| 1
| 1
|
(3)在一個(gè)不傳熱的固定容積的容器中,判斷此流程的第II步反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是
①體系的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化 ②混合氣體的密度不變 ③混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變 ④各組分的物質(zhì)的量濃度不再改變 ⑤體系的溫度不再發(fā)生變化 ⑥ v(CO
2正)= v(H
2O逆)
(4)圖表示該反應(yīng)此流程的第II步反應(yīng)在時(shí)刻t
達(dá)到平衡、在時(shí)刻t
分別因改變某個(gè)條件而發(fā)生變化的情況:圖中時(shí)刻t
發(fā)生改變的條件是_________。(寫出兩種)
(5)若400℃時(shí),第Ⅱ步反應(yīng)生成l mol氫氣的熱量數(shù)值為 33.2(單位為kJ),第Ⅰ步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為: CH
4(g)+H
2O(g)=3H
2(g)+CO(g)△H="-103.3" kJ·mol
-1。則400℃時(shí),甲烷和水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式為
。