化学:焓变、反应热经典例题
(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)
答案 :
(1)CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-162kJ·mol-1 (3分,热化学方程式2分,数据1分)
(2)①< (3分)
②相对于N点而言,采用M点,温度在500-600K之间,温度较高,反应速率较快,氢气的平衡转化率也较高,压强为常压对设备要求不高。 (3分)
③(7分)
CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g)
起始时各物质浓度/ mol·L-1: 0.01 0 .03 0 0
平衡时各物质浓度/ mol·L-1 0.002 0.006 0.008 0.008
(以上3分)
K===0.148×106
(1分) (1分) (2分,数据和单位各1分)
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 |
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)
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