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(14分)工业上由焦炭或夭然气制氢气的过程中会产生一氧化碳。为了除去氢气中混有的一氧化碳,可在催化剂存在的条件下将一氧化碳与水蒸气发生反应: CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-...
题目内容:
(14分)工业上由焦炭或夭然气制氢气的过程中会产生一氧化碳。为了除去氢气中混有的一氧化碳,可在催化剂存在的条件下将一氧化碳与水蒸气发生反应:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-41.0 kJ·mol-l .
该反应在工业上被称为“一氧化碳变换”。
(1)写出该反应的平衡常数表达式:K= ;K ( 200℃ ) K ( 300℃ ) (填 “>”、“=”或“<”)。
(2)在773K时,一氧化碳发生反应的平衡常数K=9,如反应开始时CO和H2O的浓度都是0.020·mol-l ,则在此反应条件下一氧化碳的转化率为 。
(3)某工业合成氨的原料气组成为:H2 40%、N2 20%、CO 30%、CO210%(均为体积分数)。现采用“一氧化碳变换”法,向上述原料气中加入水蒸气,以除去其中的CO。已知不同温度及反应物投料比()下,变换后平衡混合气体中CO的体积分数如下表所示:
CO的体积分数/% 投料比 温度/℃ | =1 | =3 | =5 |
200 | 1.70 | 0.21 | 0.02 |
250 | 2.73 | 0.30 | 0.06 |
300 | 6.00 | 0.84 | 0.43 |
350 | 7.85 | 1.52 | 0.80 |
①从表中数据可以得到控制不同条件时CO的转化率的变化规律。能使CO的转化率升高,可改变的条件是 、 。
②温度是一氧化碳变换工艺中最重要的工艺条件,实际生产过程中将温度控制在300℃左右,其原因是 。
③温度为300℃、=1时,反应后的平衡混合气体中CO2的体积分数是 。(结果保留3位有效数字)o
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