Question

【题目】CO、H2 是重要的工业原料，在高温、催化剂存在的条件下，可用甲烷 和水蒸气为原料制取它：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH0

（1）已知：

① 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH1=-484kJ·mol-1

② CH4(g)+1.5O2(g)=CO(g)+2H2O(g) ΔH2=-564kJ·mol-1。

则ΔH0 =_____。

（2）一定温度下，将一定量甲烷与水蒸气的混合气体置于某密闭容器中发生反应 生成 CO、H2，测得反应体系中平衡时的某种量值 X 与温度(T)、压强(P)之间的关系如图 所示：

若 X 表示 CH4 的百分含量，则 T1_________T2（填“>”“<”“无法确定”，下同），X 还可 以表示_____（在下列选项中选填序号）,a、b 两点的平衡常数 K(a) ____K(b)。

A．混合气体的平均摩尔质量 B．CO 的产率 C．ΔH 值

（3）若在 T3 时将 4mol H2O(g)与 a mol CH4 置于 2L 恒容密闭容器中，测得 CO 的 浓度(mol/L)与时间 t(min)的关系如图 所示。

①反应 4min 后达平衡， 反应 4min 内用 H2浓度变化表示的反应速率 v(H2)=__________________

②若在第 5 分钟时改变条件，CO 浓度变化曲线如图 所示，则改变条件可能是____________

（4）从焓变角度上看，反应 CO2(g)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)+O2(g)_____（填“具 有”或“不具有”）自发性。

Answer 1

【答案】+162 kJ/mol > A < 1.125mol/(L·min) 增加CO的量 不具有

【解析】

（1）根据盖斯定律计算CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)的焓变；

（2）CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)，正反应吸热，升高温度平衡正向移动，CH4(g)的百分含量降低；正反应气体系数和增大，增大压强平衡逆向移动。

（3）①根据计算反应速率；

②由图象可知，反应 4min 后达平衡，若在第 5 分钟时改变条件，CO 浓度先突然增大后逐渐减小；

（4）吸热反应不易发生；

(1) ① 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH1=-484kJ·mol－1

② CH4(g)+1.5O2(g)=CO(g)+2H2O(g) ΔH2=-564kJ·mol－1。

根据盖斯定律②－①× 得CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH0 =-564kJ·mol－1－(-484kJ·mol－1)× =+162 kJ/mol。

（2）CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)，正反应吸热，升高温度平衡正向移动，温度越高CH4(g)的百分含量越低，所以T1>T2；

A．增大压强，平衡逆向移动，混合气体的平均摩尔质量增大，所以X 还可以表示混合气体的平均摩尔质量；

B．增大压强，平衡逆向移动，CO 的产率降低，所以X不能表示CO 的产率；

C．ΔH只与热化学方程式的系数有关，增大压强ΔH值不变，所以X不能表示ΔH值；故选A；

平衡常数只与温度有关，CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)，正反应吸热，升高温度平衡正向移动，平衡常数增大，T1>T2，所以K(a) <K(b)；

（3）①反应 4min 内CO的浓度变化量为1.5mol/L，所以H2浓度变化量为4.5mol/L， 1.125mol/(L·min)；

②由图象可知，反应 4min 后达平衡，若在第 5 分钟时改变条件，CO 浓度先突然增大后逐渐减小，则改变条件可能是增加CO的量；

（4）CO、H2的燃烧放热，所以CO2(g)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)+O2(g)正反应吸热，吸热反应不易发生， 所以CO2(g)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)+O2(g)不具有自发性。