Question

（7分）合成气的主要成分是一氧化碳和氢气，可用于合成二甲醚等清洁燃料．从天然气获得合成气过程中可能发生的反应有：

    ①CH₄（g）+H₂O（g）⇌CO（g）+3H₂（g）△H₁=+206．1kJ/mol

    ②CH₄（g）+CO₂（g）⇌2CO（g）+2H₂（g）△H₂=+247．3kJ/mol

    ③CO（g）+H₂O（g）⇌CO₂（g）+H₂（g）△H₃

请回答下列问题：

（1）在一恒容密闭容器中进行反应①，测得CH₄的物质的量浓度随反应时间的变化如图1所示．反应进行的前5min内，（H₂）=              ；10min时，改变的外界条件可能是               ．

（2）如图2所示，在甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH₄和CO₂，使甲、乙两容器初始容积相等．在相同温度下发生反应②，并维持反应过程中温度不变．已知甲容器中CH₄的转化率随时间变化的图象如图3所示，请在图3中画出乙容器中CH₄的转化率随时间变化的图象

（3）反应③中△H₃=          ．800℃时，反应③的化学平衡常数K=1．0，某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量见下表：

CO	H2O	CO2	H2
0．5mol	8．5mol	2．0mol	2．0mol

 

此时反应③中正、逆反应速率的关系式是       （填代号）．

a．v（正）＞v（逆）      b．v（正）＜v（逆）

c．v（正）=v（逆）       d．无法判断．

 

Answer 1

【答案】

（1） 0．3mol/（L•min）    升高温度

（2） ．

（3）﹣41．2kJ/mol      a

【解析】

试题分析：（1）由图1可知，前5min内甲烷的浓度变化为0．50 mol·L^－1，根据v=△c/△t计算v(CH₄)= 0．1mol/（L•min）结合反应速率之比等于化学计量数之比计算可得v(H₂)= 0．3mol/（L•min），注意写清单位；由图1可知，10min时甲烷的浓度继续减小，该反应向正反应方向移动，而该反应为吸热反应，则改变的条件可能为升高温度。（2）由图1结合题意知甲容器的反应条件为等温等容，乙容器的反应条件为等温等压，甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH₄和CO₂，且甲、乙两容器初始容积相等，甲的体积不变，乙的压强不变，则假定甲不变，乙中发生CH₄（g）+CO₂（g）⇌2CO（g）+2H₂（g），其体积增大，则相当于压强减小，化学平衡向正反应方向移动，乙容器中CH₄的转化率增大，但压强小，反应速率减慢，则达到平衡的时间变长，由此可画出图像。（3）根据盖斯定律可知，①-②可得反应③，则△H₃=+206．1kJ/mol-（+247．3kJ/mol）=-41．2kJ/mol；800℃时，反应③的K=1．0时，四种气体在同一密闭容器中，体积相同，则物质的量与浓度成正比，由表格中的数据计算得Q＜K，该反应向正反应方向移动，则正反应速率大于逆反应速率，即选a。

考点：考查化学反应速率的计算，化学平衡的移动及反应方向的判断。