总压强

p/100 kPa 4.91 5.58 6.32 7.31 8.54 9.50 9.52 9.53 9.53

回答下列问题。

(1)欲提高A的平衡转化率,应采取的措施为

　　。

(2)由总压强p和起始压强p0计算反应物A的转化率α(A)的表达式为　　　　,平衡时A的转化率为　　　　,列式并计算反应的平衡常数:　

　。

(3)①由总压强p和起始压强p0表示反应中反应体系的总物质的量n总和反应物A的物质的量n(A),n总=　　　　 mol,n(A)=　　　　 mol。

②下表为反应物A浓度与反应时间的数据,计算:a=　　　　。

反应时间t/h 0 4 8 16 c(A)/(mol·L-1) 0.10 a 0.026 0.006 5

分析该反应中反应物的浓度c(A)变化与时间间隔(Δt)的规律,得出的结论是　　　　　　,由此规律推出反应在12 h时反应物的浓度c(A)为　　　　 mol·L-1。

解析:(2)压强之比等于气体的物质的量之比,依据三部曲进行求解:

　　A(g)　　B(g)　　+　　C(g)

始态:　　p0 　　0 　　　0

反应:　p0·α(A) p0·α(A) p0·α(A)

终态:p0-p0·α(A) p0·α(A) p0·α(A)

　　p=[p0-p0·α(A)+p0·α(A)+p0·α(A)]=p0+p0·α(A)求得α(A)=(-1)×100%;25 h时反应已平衡,α(A)= (-1)×100%=94.1%;依据三部曲进行求解:

　　　　　　A(g) 　　B(g)　+　C(g)

始态/(mol·L-1):0.10 　　0 　　0

反应/(mol·L-1):0.094 1 　0.094 1 0.094 1

平衡态/(mol·L-1):0.10-0.094 1 　0.094 1 0.094 1

　　K==1.5;

　　(3)①依据可得n总=×0.10 mol;n(A)=0.10 mol×[1-α(A)]=0.1 mol×[1-(-1)]=0.10 mol×(2-);②n(A)=0.1 mol×(2-)=0.1 mol×(2-)=0.051 mol,体积为1.0 L,a=0.051 mol·L-1;4 h时浓度大约变为0 h时的,8 h时浓度又变为4 h的,从8~16 h经过8个小时浓度变为8 h 的,所以每经过4个小时浓度均约降低为原来的。

答案:(1)升高温度、减小压强　(2)(-1)×100%　94.1%　K==1.5　(3)①0.10×

0.10×(2-)　②0.051　达到平衡前每间隔4 h,c(A)减少约一半　0.013

12.甲烷自热重整是先进的制氢方法,包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气,发生的主要化学反应有:

化学方程式 焓变

ΔH/(kJ·mol-1) 活化能

Ea/(kJ·mol-1) 甲烷氧化 CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) -802.6 125.6 CH4(g)+O2(g)CO2(g)+2H2(g) -322.0 172.5