Question

【題目】合成氣的主要成分是一氧化碳和氫氣，可用于合成二甲醚等清潔燃料。從天然氣獲得合成氣過程中可能發(fā)生的反應(yīng)有：

①CH4（g）＋H2O（g）CO（g）＋3H2（g） ΔH1＝206.1 kJ·mol－1

②CH4（g）＋CO2（g）2CO（g）＋2H2（g） ΔH2＝247.3 kJ·mol－1

③CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g） ΔH3

請回答下列問題：

（1）在一密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)①，測得CH4的物質(zhì)的量濃度隨反應(yīng)時(shí)間的變化如圖1所示。反應(yīng)進(jìn)行的前5 min內(nèi)，v（H2）＝ ；10 min時(shí)，改變的外界條件可能是 。

（2）如圖2所示，在甲、乙兩容器中分別充入等物質(zhì)的量的CH4和CO2，使甲、乙兩容器初始容積相等。在相同溫度下發(fā)生反應(yīng)②，并維持反應(yīng)過程中溫度不變。

①可以判斷甲容器中反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)的是 。

a．生成CH4的速率是生成CO的速率的2倍

b．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變

c．容器內(nèi)氣體的密度保持不變

d．容器內(nèi)各氣體的濃度保持不變

②甲乙兩容器中反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，下列說法正確的是 。

a．化學(xué)反應(yīng)速率：v （甲）＞v （乙）

b．甲烷的轉(zhuǎn)化率：α（甲）＜α（乙）

c．壓強(qiáng)：P（甲）= P （乙）

（3）反應(yīng)③中ΔH3＝ kJ·mol－1。800 ℃時(shí)，反應(yīng)③的化學(xué)平衡常數(shù)K＝1.0，某時(shí)刻測得該溫度下的密閉容器中各物質(zhì)的物質(zhì)的量見下表：

CO	H2O	CO2	H2
0.5 mol	8.5 mol	2.0 mol	2.0 mol

此時(shí)反應(yīng)③中正、逆反應(yīng)速率的關(guān)系是 （填代號）。

a．v（正）＞v（逆） b．v（正）＜v（逆） c．v（正）＝v（逆） d．無法判斷

Answer 1

【答案】（1）0.3 mol·L－1·min－1 升高溫度（或充入水蒸氣）

（2）①bd

②ab

（3）－41.2；a

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)圖可知，前5min內(nèi)甲烷的濃度由1.00mol/L減小為0.50mol/L，則v（CH4）= =0.1mol/（Lmin），由化學(xué)計(jì)量數(shù)之比等于反應(yīng)速率之比，則v（H2）=3×0.1mol/（Lmin）=0.3mol/（Lmin），由圖可知，10min時(shí)甲烷的濃度繼續(xù)減小，且反應(yīng)速率增大，該反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，而該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則升高溫度符合題意，

故答案為：0.3mol/（Lmin）；升高溫度；

（2）①a．由反應(yīng)CH4（g）＋CO2（g）2CO（g）＋2H2（g）可知，當(dāng)生成CO的速率是生成CH4的速率的2倍時(shí)，可以判斷甲容器中反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)，故a錯(cuò)誤；b．該反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不相等，所以容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變可以判斷甲容器中反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)，故b正確；c．容器內(nèi)氣體的總質(zhì)量不變、容器體積不變，則容器內(nèi)氣體的密度始終保持不變，故c錯(cuò)誤；d．容器內(nèi)各氣體的濃度保持不變，可以判斷甲容器中反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)，故d正確。

故答案為：bd；

②依據(jù)反應(yīng)CH4（g）＋CO2（g）2CO（g）＋2H2（g）可知，該反應(yīng)是氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)，所以達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)壓強(qiáng)：P（甲）＞P （乙），化學(xué)反應(yīng)速率：v （甲）＞v （乙），甲烷的轉(zhuǎn)化率：α（甲）＜α（乙），所以ab正確，c錯(cuò)誤。

故答案為：ab；

（3）根據(jù)蓋斯定律可知，①-②可得反應(yīng)③，則△H3=+206.1kJ/mol-（+247.3kJ/mol）=-41.2kJ/mol，

800℃時(shí)，反應(yīng)③的K=1.0時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，化學(xué)平衡不移動(dòng)；

由表格中的數(shù)據(jù)可知，氣體的體積相同，則物質(zhì)的量與濃度成正比，Q= ＜K=1.0，該反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，即選a。

故答案為：-41.2 kJ/mol；a。