Question

以焦炭為原料的制氨流程示意如下：

I．“精制”過程是將含有少量CO、CO₂、O₂和H₂S等雜質(zhì)的原料氣體通入含有氨水的醋酸亞銅二氨（化學式為[Cu （NH₃）₂]Ac）溶液，以獲得純凈原料氣．其中，吸收CO的反應為：
CO+[Cu （NH₃）₂]Ac+NH₃?H₂O?[Cu （NH₃）₃CO]Ac+H₂O△H＜0．
（1）為提高CO吸收率，可采取的一項措施是

 

．
（2）除去氧氣時，氧氣將[Cu（NH₃）₂]Ac氧化為[Cu（NH₃）₄]Ac₂，則反應中還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比是

 

．
II．“造氣”過程中．其中，焦炭與水蒸氣在反應體系中將發(fā)生如下四個反應：
C（s）+2H₂O（g）?CO₂（g）+2H₂（g）△H₁=+90.2kJ?mol^-1
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H₂=+131.4kJ?mol^-1
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₃
C（s）+2H₂（g）?CH₄（g）△H₄
該體系中，一些物質(zhì)的平衡組成與溫度的關(guān)系圖如圖所示．
（3）由圖可知，若采用焦炭與水蒸氣反應來獲得優(yōu)質(zhì)的水煤氣，工業(yè)生產(chǎn)中應盡量使焦炭和水蒸氣在

 

（填“高溫”、“低溫”或“常溫”）條件下進行．
（4）△H₃=

 

．
（5）下表為碳與氫氣合成甲烷的相關(guān)數(shù)據(jù)：

溫度（℃）	600	800	1000
平衡常數(shù)	3.2×100-146	1.0×10-2070	1.0×10-20000

①△H₄

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②預測1000℃，焦炭與水蒸氣反應體系中甲烷的含量

 

．
A．幾乎為0   B．與CO濃度相當   C．無法確定．

Answer 1

考點：化學平衡的調(diào)控作用,用蓋斯定律進行有關(guān)反應熱的計算,氧化還原反應的計算,化學平衡的影響因素

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）提高CO的吸收率，就是使平衡向正方向移動，根據(jù)勒夏特列原理可解；
（2）根據(jù)在氧化還原反應中得失電子數(shù)相等解答；
（3）從圖中可以看出高溫時H₂、CO的含量較高，而CO₂和水蒸氣的含量較低；
（4）根據(jù)蓋斯定律可解答；
（5）C（s）+2H₂（g）?CH₄（g）△H₄平衡常數(shù)越小，平衡向逆方向移動的越徹底，反應物的轉(zhuǎn)化率越小，生成物的濃度越�。�

解答： 解：（1）可逆反應CO+[Cu （NH₃）₂]Ac+NH₃?H₂O?[Cu （NH₃）₃CO]Ac+H₂O△H＜0向右進行，可提高CO吸收率，此反應正反應為氣體體積減小的、放熱反應，故降低溫度、增大壓強平衡正向移動；
故答案為：降低溫度、增大壓強；
（2）氧氣將[Cu（NH₃）₂]Ac氧化為[Cu（NH₃）₄]Ac₂，Cu由+1價升高到+2價，1molCu失去1mol電子，O的價態(tài)由0降到-2價，1mol氧氣得到4mol電子，根據(jù)得失電子數(shù)相等，1mol氧氣能氧化4mol[Cu（NH₃）₂]Ac；
故答案為：4：1；
（3）從圖中可以看出溫度越低CO₂和水蒸氣的含量越多，溫度越高H₂、CO的含量越高，為得到優(yōu)質(zhì)水煤氣，應該保持高溫生產(chǎn)；
故答案為：高溫；
（4）C（s）+2H₂O（g）?CO₂（g）+2H₂ （g）△H₁=+90.2kJ?mol^-1  ①
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂ （g）△H₂=+131.4kJ?mol^-1          ②
由①-②得到CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₃，
根據(jù)蓋斯定律△H₃=△H₁+△H₂=（+90.2kJ?mol^-1 ）-（+131.4kJ?mol^-1 ）=-41.2kJ?mol^-1；
故答案為：-41.2kJ?mol^-1；
（5）①C（s）+2H₂（g）?CH₄（g）△H₄隨著溫度的升高，平衡常數(shù)減小，說明升溫平衡逆向移動，故正反應是放熱過程，故△H₄＜0；
②C（s）+2H₂（g）?CH₄（g）△H₄在1000℃時，平衡常數(shù)為1.0×10^-20000，所以甲烷的濃度幾乎為零．
故答案為：＜；A．

點評：本題考查了氧化還原反應的簡單計算以及影響化學平衡的因素，根據(jù)勒夏特列原理來解決平衡移動問題，題目難度不大．