工业上由焦炭或天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=-41.0kJ•mol-1
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)恒温恒容条件下,以下能说明该反应达到平衡状态的是___(填字母序号).
a.ν消耗(CO)=ν生成(H2O) b.c(CO2)=c(CO)
c.混合气体的总物质的量不再改变 d.混合气体的密度不再改变
(3)某温度下,在一个容积为10L的密闭容器中加入1mol CO和4mol H2O(g),反应经20min后达到平衡,测得平衡时CO2的物质的量为0.8mol,该时间范围内反应的平均速率ν (CO )=___;平衡常数K的数值为___.
(4)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,将其中的CO除去.已知不同温度及反应物投料比(
250
300
350
2.73
6.00
7.85
0.30
0.84
1.52
0.06
0.43
0.80
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___.