Question

【题目】工业上由N2、H2合成NH3。制备H2需经多步完成，其中“水煤气（CO、H2）变换”是纯化H2的关键一步。

（1）水煤气变换：CO（g）+ H2O（g）CO2（g） + H2（g），该反应的H = +41 kJ/mol或﹣41 kJ/mol。

① 平衡常数K随温度变化如下：

温度/℃	200	300	400
K	290	39	11.7

下列分析正确的是__________。

a. 水煤气变换反应的H＜0

b. 增大压强，可以提高CO的平衡转化率

c. 增大水蒸气浓度，可以同时增大CO的平衡转化率和反应速率

② 温度为T1时，向容积为2 L 的密闭容器甲、乙中分别充入一定量的CO和H2O（g），

相关数据如下：

容器	甲		乙
反应物	CO	H2O	CO	H2O
起始时物质的量（mol）	1.2	0.6	2.4	1.2
平衡时物质的量（mol）	0.8	0.2	a	b
达到平衡的时间（min）	t 1		t 2

ⅰ. 甲容器中，反应在t1 min 内的平均反应速率v（H2）=_____mol/（L·min）。

ⅱ. 甲容器中，平衡时，反应的热量变化为_____kJ。

ⅲ. T1时，反应的平衡常数K甲= ______。

ⅳ. 乙容器中，a =______mol。

（2）以氨水为吸收剂脱除CO2。当其失去吸收能力时，通过加热使吸收剂再生。用化学方程式表示“吸收”过程：___________________________________。

（3）2016年我国某科研团队利用透氧膜，一步即获得N2、H2，工作原理如图所示。（空气中N2与O2的物质的量之比按4:1计）。

① 起还原作用的物质是_______。

② 膜Ⅰ侧发生的电极反应式是_______。

Answer 1

【答案】a c0.2/t116.411.6 、

【解析】

（1）①a项，由表可知，水煤气变换反应的平衡常数K随温度的升高而减小，所以该反应为放热反应，H＜0，故a项正确；

b项，由反应方程式可知，反应平衡前后气体的体积不变，增大压强，平衡不移动，CO的平衡转化率不变，故b项错误。

c项，增大水蒸气浓度，活化分子浓度增大，反应速率增大，平衡正向移动，促进CO的转化，所以增大水蒸气浓度，可以同时增大CO的平衡转化率和反应速率，故c项正确；

综上所述，本题正确答案为ac。

②ⅰ.根据化学反应速率公式得：；

ⅱ. 根据热化学反应方程式CO（g）+ H2O（g）CO2（g） + H2（g），H =﹣41 kJ/mol，反应0.4mol水蒸气，反应放出的热量为0.4mol×41 kJ/mol=16.4 kJ；

ⅲ.. 发生反应：CO（g）+ H2O（g）CO2（g） + H2（g）

反应前（mol）:1.2 0.6 0 0

转化（mol）: 0.4 0.4 0.4 0.4

平衡时（mol）:0.8 0.2 0.4 0.4

在t1达到平衡状态时甲容器中,c(CO)=0.8mol÷2L=0.4mol/L, c(H2O)=0.2mol÷2L=0.1mol/L , c(CO2)=0.4mol÷2L=0.2mol/L, c(H2)=0.4mol÷2L=0.2mol/L,则该温度下反应的平衡常数 ;

(4) CO（g）+ H2O（g）CO2（g） + H2（g）为气体体积不变的反应,压强不影响化学平衡,则甲、乙互为等效平衡,达到平衡时反应物转化率相等,则: ,计算得a=1.6;

（2）氨水吸收CO2的反应为，氨水与二氧化碳反应，生成碳酸氢铵，化学方程式为：。

（3）①反应中，CH4中的C失去电子，所以起还原作用的物质是CH4；

②膜Ⅰ侧，H2O得电子生成H2和O2-，O2得电子生成O2-，发生的电极反应式为：、。