(16分)碳及其化合物有广泛的用途。
(1) 将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气。反应为
C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ·mol-1,
以上反应达到平衡后,在体积不变的条件下,以下措施有利于提高H2O的平衡转化率的是________。(填序号)
A.升高温度 | B.增加碳的用量 | C.加入催化剂 | D.用CO吸收剂除去CO |
(2) 已知:C(s)+CO2(g) 2CO(g) ΔH=+172.5 kJ·mol-1,则CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的焓变ΔH=________。
(3) CO与H2在一定条件下可反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g) =CH3OH(g)。甲醇是一种燃料,可利用甲醇设计一个燃料电池,用稀硫酸作电解质溶液,多孔石墨作电极,该电池负极反应式为_______________。
若用该电池提供的电能电解60 mL NaCl溶液,设有0.01 mol CH3OH完全放电,NaCl足量,且电解产生的Cl2全部逸出,电解前后忽略溶液体积的变化,则电解结束后所得溶液的pH=________。
(4) 将一定量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2.0 L的恒容密闭容器中,发生以下反应:
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)。得到如下数据:
温度/℃ |
起始量/mol |
平衡量/mol |
达到平衡所 需时间/min |
||
H2O |
CO |
H2 |
CO |
|
|
900 |
1.0 |
2.0 |
0.4 |
1.6 |
3.0 |
通过计算求出该反应的平衡常数(结果保留两位有效数字)________。改变反应的某一条件,反应进行到t min时,测得混合气体中CO2的物质的量为0.6 mol。若用200 mL 5 mol/L的NaOH溶液将其完全吸收,反应的离子方程式为(用一个离子方程式表示)________________________。
(5) 工业生产是把水煤气中的混合气体经过处理后获得的较纯H2用于合成氨。合成氨反应原理为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1。实验室模拟化工生产,分别在不同实验条件下反应,N2浓度随时间变化如图甲所示。
请回答下列问题:①与实验Ⅰ比较,实验Ⅱ改变的条件为____________________。
②实验Ⅲ比实验Ⅰ的温度要高,其他条件相同,请在图乙中画出实验Ⅰ和实验Ⅲ中NH3浓度随时间变化的示意图。