题目
工业上,制水煤气的反应方程式可表示为:1C(s) H2O(g) CO(g) H2(g) rHm 133.5 kJ mol设反应在673 K时达到平衡,讨论下列因素对平衡的影响。1增加碳的含量;②提高反应温度;③增加系统的总压力;④增加水气分压;⑤增加氮气分压。
工业上,制水煤气的反应方程式可表示为:1C(s) H2O(g) CO(g) H2(g) rHm 133.5 kJ mol设反应在673 K时达到平衡,讨论下列因素对平衡的影响。1增加碳的含量;②提高反应温度;③增加系统的总压力;④增加水气分压;⑤增加氮气分压。
题目解答
答案
答:① 只要碳是纯的固态,则它的活度等于1,它的化学势就等于标准态时 的化学势,在复相化学平衡中,纯固态不出现在平衡常数的表达式中, 则增加碳 的含量对平衡无影响。2提高反应温度会使平衡向右移动,因为这是一个吸热反应,提高反应温 度对正反应有利。3增加系统的总压力,虽然不影响平衡常数的数值,但是会影响平衡的组成。因为这是一个气体分子数增加的反应, 增加压力,会使平衡向体积变小的方向移动,会使平衡向左方移动,不利于正向反应。所以,工业上制备水煤气时, 一般在常压下进行。4水是反应物,增加水气的分压,会使平衡向正向移动。5氮气在这个反应中是惰性气体,增加氮气虽然不会影响平衡常数的数值,但会影响平衡的组成。因为这是个气体分子数增加的反应, 增加惰性气体,使气 态物质的总的物质的量增加,相当于将反应系统中各个物质的分压降低了, 这与 降低系统的总压的效果相当,起到了稀释、降压的作用,可以使产物的含量增加, 对正向反应有利。
解析
步骤 1：增加碳的含量
碳是纯的固态，其活度等于1，化学势等于标准态时的化学势。在复相化学平衡中，纯固态不出现在平衡常数的表达式中，因此增加碳的含量对平衡无影响。
步骤 2：提高反应温度
这是一个吸热反应，提高反应温度会使平衡向右移动，有利于正反应。
步骤 3：增加系统的总压力
虽然增加系统的总压力不影响平衡常数的数值，但会影响平衡的组成。因为这是一个气体分子数增加的反应，增加压力会使平衡向体积变小的方向移动，即向左方移动，不利于正向反应。因此，工业上制备水煤气时，一般在常压下进行。
步骤 4：增加水气分压
水是反应物，增加水气的分压会使平衡向正向移动，有利于正反应。
步骤 5：增加氮气分压
氮气在这个反应中是惰性气体，增加氮气虽然不会影响平衡常数的数值，但会影响平衡的组成。因为这是个气体分子数增加的反应，增加惰性气体使气态物质的总的物质的量增加，相当于将反应系统中各个物质的分压降低了，与降低系统的总压的效果相当，起到了稀释、降压的作用，可以使产物的含量增加，对正向反应有利。
碳是纯的固态，其活度等于1，化学势等于标准态时的化学势。在复相化学平衡中，纯固态不出现在平衡常数的表达式中，因此增加碳的含量对平衡无影响。
步骤 2：提高反应温度
这是一个吸热反应，提高反应温度会使平衡向右移动，有利于正反应。
步骤 3：增加系统的总压力
虽然增加系统的总压力不影响平衡常数的数值，但会影响平衡的组成。因为这是一个气体分子数增加的反应，增加压力会使平衡向体积变小的方向移动，即向左方移动，不利于正向反应。因此，工业上制备水煤气时，一般在常压下进行。
步骤 4：增加水气分压
水是反应物，增加水气的分压会使平衡向正向移动，有利于正反应。
步骤 5：增加氮气分压
氮气在这个反应中是惰性气体，增加氮气虽然不会影响平衡常数的数值，但会影响平衡的组成。因为这是个气体分子数增加的反应，增加惰性气体使气态物质的总的物质的量增加，相当于将反应系统中各个物质的分压降低了，与降低系统的总压的效果相当，起到了稀释、降压的作用，可以使产物的含量增加，对正向反应有利。