Question

（14分）合成气是以H₂、CO等为主要组成的供化学合成的原料气，回答有关问题：

   （1）甲烷在一定条件下与水反应可得合成气，该反应中每转移1．2mol电子，所得合成气在表况下的体积为           L。

（2）合成气在合成氨气时需除去CO，可利用以下反应： CO（g）+H₂O（g）CO₂（g）＋H₂（g）  H=-41．16kJ／mol，对于该反应有关表述正确的是                 。

a．其他条件不变，缩小体系体积增大压强时反应速率不变，所以平衡不移动

b．绝热条件下，若测得该体系温度不再改变，则反应处于平衡状态

c．温度升高，该反应平衡常数增大

d．为提高CO转化率，可适当增加水蒸气用量

某温度下，H₂O和CO按体积比5：l充入某恒容反应器，平衡时测得CO与CO₂体积比l：9，则该条件下的平衡常数为                           （保留两位有效数字）

（3）为除去（2）中生成的CO₂，可用碳酸钾溶液吸收，常温下pH=10的碳酸钾溶液中水电离的OH^- 的物质的量浓度为          ，碳酸氢钾溶液中离子浓度大小顺序为                

（4）CO₂和NH₃在一定条件下反应生成尿素［CO（NH₂）₂］：CO₂（g）+2NH₃（1）＝H₂O（1）+CO（NH₂）₂（1），CO₂的转化率随温度变化曲线如下，则该反应H        0（填“＞”或“＜”），从合成塔内出来的气体中仍含有一定量的CO₂、NH₃，应如何处理                   。

Answer

（14分,每空2分）（1）17．92L

  （2）b d  2．0

（3）10-4mol/L   ［K+］＞［HCO3］＞［OH］＞［H+］

（4）＜  净化后重新充入合成塔内，循环利用，提高原料利用率

【解析】（1）甲烷在一定条件下与水反应的方程式为CH4＋H2O→CO＋3H2，即每生成4mol气体反应中就转移6ml电子。反应中每转移1．2mol电子，所得合成气在标准状况下的体积为。

（2）缩小体系体积增大压强，则反应速率一定会增大，但反应前后气体的体积不变，故改变越强不影响平衡，a不正确。绝热条件下，若测得该体系温度不再改变，说明此时正逆反应速率相等，即达到平衡状态，b正确。正反应放热，温度升高平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，c不正确。增加水蒸气用量虽然可降低自身的转化率，但会提高其它反应物的转化率，d正确。

（3）碳酸钾水解显碱性，促进了水的电离，所以下pH=10的碳酸钾溶液中水电离的OH- 的物质的量浓度为1×10-4mol/L。碳酸氢钾溶液显碱性是因为碳酸氢钾的水解程度大于其电离程度，所以溶液中离子浓度大小顺序为c(K+)＞c(HCO3－)＞c(OH－)＞c(H+)＞c(CO32－)。

（4）由图像可看出，在等压时温度越高，二氧化碳的转化率越低，所以正反应是放热反应。为了提高原料的利用率，必须循环使用。