煉鐵高爐用焦炭為還原料使Fe2O3還原為鐵,已知:
Ⅰ.C(s)+CO2(g)?2CO(g)△H=+172kJ?mol-1
Ⅱ.298K時(shí),相關(guān)反應(yīng)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)如下表。
熱力學(xué)數(shù)據(jù) |
反應(yīng)①2Fe2O3(s)+3C(s)═4Fe(s)+3CO2(g) |
反應(yīng)②Fe2O3(s)+3CO(g)?2Fe(s)+3CO2(g) |
△H/kJ?mol-1 |
+468 |
△H2 |
△G/kJ?mol-1 |
+301 |
-29 |
△S/J?mol-1K-1 |
+558 |
+15 |
(1)反應(yīng)②的焓變△H
2的值為
24
24
。
(2)反應(yīng)①和反應(yīng)②中
②
②
(填“①”或“②”)代表高爐煉鐵的主要反應(yīng),理由是
反應(yīng)②自發(fā)反應(yīng)傾向大
反應(yīng)②自發(fā)反應(yīng)傾向大
。
(3)反應(yīng)①的△S遠(yuǎn)大于反應(yīng)②的原因是
反應(yīng)①是固體反應(yīng)產(chǎn)生氣體,氣體物質(zhì)的量增加較大,混亂度增加更大,反應(yīng)②氣體物質(zhì)的量沒有變化,混亂度增加不明顯
反應(yīng)①是固體反應(yīng)產(chǎn)生氣體,氣體物質(zhì)的量增加較大,混亂度增加更大,反應(yīng)②氣體物質(zhì)的量沒有變化,混亂度增加不明顯
。
(4)高爐煤氣為煉鐵過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品,經(jīng)除塵后,主要成分為CO、CO
2、N
2,其中可燃成分CO體積分?jǐn)?shù)約占25%,CO
2、N
2分別占15%、60%左右。在100kPa下,F(xiàn)e
2O
3(s)+3CO(g)?2Fe(s)+3CO
2(g)在高爐內(nèi)反應(yīng)的平衡常數(shù)K
p=
0.22
0.22
(K
p為以分壓表示的平衡常數(shù),保留兩位小數(shù))。欲進(jìn)一步提高CO的轉(zhuǎn)化率,可采取的措施
ab
ab
。
a.適當(dāng)降低反應(yīng)體系的溫度
b.及時(shí)移出體系中的CO
2c.加入合適的催化劑
d.增大Fe
2O
3的量
(5)高爐煤氣中N
2、CO
2的含量較高,利用CO前需要對(duì)CO進(jìn)行富集,實(shí)現(xiàn)CO與CO
2和N
2的分離。CO吸附劑的開發(fā)大多數(shù)以亞銅為活性組分負(fù)載在各種載體上,然后采用變壓吸附(PSA)方式在含N
2體系中脫出CO.如圖是變壓吸附回收高爐煤氣中CO的流程圖。
PSA-Ⅰ吸附CO
2時(shí)間對(duì)PSA-Ⅱ中CO回收率的影響見圖,由此可見,為了保證載體亞銅吸附劑對(duì)CO的吸附和提純要求,應(yīng)采取的措施是
盡量在PSA-I中將CO2脫除(或保證PSA-I吸附CO2的時(shí)間)
盡量在PSA-I中將CO2脫除(或保證PSA-I吸附CO2的時(shí)間)
,“放空氣體”的主要成分為
氮?dú)?/div>
氮?dú)?/div>.若用飽和Na
2CO
3溶液作吸收劑脫除CO
2時(shí),初期無明顯現(xiàn)象,后期有固體析出。
①溶液中離子濃度關(guān)系正確的是
ac
ac
。(選填字母)
a.吸收前:c(Na
+)>c(CO
32-)>c(OH
-)>c(HCO
3-)
b.吸收初期:2c(CO
32-)+2c(HCO
3-)+2c(H
2CO
3)=c(Na
+)
c.吸收全進(jìn)程:c(Na
+)+c(H
+)=2c(CO
32-)+c(HCO
3-)+c(OH
-)
②后期析出固體的成分是
碳酸氫鈉
碳酸氫鈉
。
【答案】24;②;反應(yīng)②自發(fā)反應(yīng)傾向大;反應(yīng)①是固體反應(yīng)產(chǎn)生氣體,氣體物質(zhì)的量增加較大,混亂度增加更大,反應(yīng)②氣體物質(zhì)的量沒有變化,混亂度增加不明顯;0.22;ab;盡量在PSA-I中將CO2脫除(或保證PSA-I吸附CO2的時(shí)間);氮?dú)?;ac;碳酸氫鈉
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/10/26 17:0:2組卷:11引用:1難度:0.4
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