一碳化學是以分子中只含一個碳原子的化合物為原料生產化工產品的方法。合成氣(CO和H
2的混合氣體)是一碳化學的重要原料,焦炭與水蒸氣在剛性密閉容器中會發(fā)生如下兩個反應:
I:C(s)+H
2O(g)=CO(g)+H
2(g)
II:CO(g)+H
2O(g)=CO
2(g)+H
2(g)
下表是幾種物質的標準生成熱(由對應穩(wěn)定單質生成1mol 某種物質的焓變叫做該物質的標準生成熱)。
物質 |
C(s) |
H2O(g) |
CO(g) |
H2(g) |
標準生成熱/kJ?mol-1 |
0.0 |
-241.8 |
-110.5 |
0.0 |
(1)反應I的焓變ΔH
1=
+131.3
+131.3
kJ?mol
-1,E
a正、E
b逆分別表示該反應正、逆反應的活化能,則E
a正>
>
E
b逆(填“>”或“<”或“=”)。
(2)若在絕熱恒容容器中僅發(fā)生反應I,則下列事實能說明反應達到平衡狀態(tài)的是
ABCD
ABCD
。
A.容器內氣體的壓強不變
B.容器內溫度不變
C.容器內氣體的密度不再改變
D.容器內氣體的平均相對分子質量不變
(3)已知反應II的正反應速率v
正=k
正?p(CO)?p(H
2O),逆反應速率v
逆=k
逆?p(CO
2)?p(H
2),k
正、k
逆分別為正、逆反應速率常數,lgk(k表示k
正或k
逆)與溫度
的關系如圖所示,其中直線ab分別表示k
正、k
逆隨溫度的變化。升高溫度,反應I的平衡常數K
變小
變小
(填“變大”或“變小”或“不變”)。
(4)在圖A點對應的溫度下,向某剛性密閉容器中加入足量焦炭和一定量水蒸氣,同時發(fā)生反應Ⅰ和反應I。已知起始時容器內壓強為80kPa,10分鐘后體系達到平衡狀態(tài),容器內壓強變?yōu)?00kPa。
①平衡時CO的分壓p(CO)=
8
8
kPa,平衡時水蒸氣的轉化率為
40
40
%
②進一步提高水蒸氣平衡轉化率的方法有(寫兩種不同的方法)
增大容器體積、及時分離出H2或CO2
增大容器體積、及時分離出H2或CO2
。