问题详情:
高炉煤气为炼铁过程中产生的副产品,主要成分为N2、CO、CO2、H2O等,其中可燃成分CO含量约占25%左右,CO2、N2的含量分别占15%、55%。回答下列问题:
(1)上述提及的气体分子中,电子数相等的两种气体是_____________(写化学式)。
(2)CO 可以用于生产*醇,*醇是一种重要的化工原料,有着重要的用途和应用前景。工业生产*醇的常用方法是:CO(g)+2H2(g)=CH3OH (g) △H=-90.8kJ/mol
己知:2H2(g)+O2(g)═2H2O(l) △H=-571.6kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)═2H2O(g) △H=-483.6kJ`mol-1
①H2的燃烧热为___________________ kJ/mol。
②CH3OH(g)+O2(g)CO(g) +2H2O(g) 的反应热△H=___________________。
③若在恒温恒容的容器内进行反应CO (g) +2H2 (g)CH3OH (g),则可用来判断该反应达到平衡状态的标志有______________________。(填字母)
百分含量保持不变 B.容器中H2浓度与CO浓度相等
C.容器中混合气体的密度保持不变 的生成速率与CH3OH 的生成速率相等
(3)高炉煤气中N2的含量较高,利用CO前需要对CO 进行富集,实现CO和N2的分离。工业上常采用醋*亚铜氨溶液来吸收CO,该反应的热化学方程式为 CH3COOCu(NH3)2(aq)+CO(g)CH3COOCu(NH3)2·CO(aq) △H<0。吸收CO后的溶液经过适当处理可恢复为醋*亚铜氨溶液,从而实现CO与吸收液的分离,分离过程可采取的措施有______________(写出一种即可)。
【回答】
(1). CO、N2 (2). 285.8 (3). -392.8kJ/mol (4). AD (5). 升温或减压
【解析】
(1)N2、CO、CO2、H2O中的电子数分别为14、14、22和10个;
(2)①燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量;
②(1)CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H=-90.8kJ/mol,(2)2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-483.6kJ∙mol-,根据盖斯定律:(2)-(1)得到△H;
③根据化学平衡状态的特征解答,当反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度、百分含量不变,以及由此衍生的一些量也不发生变化,解题时要注意,选择判断的物理量,随着反应的进行发生变化,当该物理量由变化到定值时,说明可逆反应到达平衡状态;
(3)吸收CO后的溶液经过适当处理又可以重新生成醋*亚铜氨,平衡逆向进行,结合平衡移动原理分析。
【详解】(1)N2、CO、CO2、H2O中的电子数分别为14、14、22和10个,故氮气和CO为等电子体,故*为N2、CO;
(2)①根据燃烧热概念,结合热化学方程式,2H2(g)+O2(g)=2H2O (l)△H=-571.6kJ/mol,*气的燃烧热为:H2(g)+O2(g)=H2O (l)△H=-285.8kJ/mol,所以*气的燃烧热为285.8kJ/mol,故*为285.8;
②(1)CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H=-90.8kJ/mol,(2)H2(g)+O2(g)=H2O(g)△H=-241.8kJ/mol;根据盖斯定律可知:(2)×2-(1)得到:CH3OH(g)+O2(g)⇌CO(g)+2H2O(g)△H=-392.8 kJ/mol,故*为-392.8 kJ/mol;
②恒温恒容的容器内进行反应CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)。
A、平衡状态各组分的含量不变,*反应达到平衡,故A正确;
B、*气和一氧化碳的起始量和消耗量决定,容器中H2浓度与CO浓度相等不能*反应达到平衡,故B错误;
C、混合气体的密度=,反应过程中气体质量守恒,容器体积相同,密度不变,不能*反应达到平衡,故C错误;
D、化学反应速率之比等于化学方程式中计量数之比,CO的生成速率与CH3OH的生成速率相等,说明正逆反应速率相同,故D正确;
故*为AD;
(3)CH3COOCu(NH3)2 (aq)+CO(g)⇌CH3COOCu(NH3)2•CO(aq)△H<0,反应是气体体积减小放热反应,故升高温度或减小压强均可以使平衡左移从而实现CO与吸收液的分离,故*为升温或减压。
知识点:化学反应速率 化学平衡
题型:综合题