Question

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(guò)程中可能發(fā)生的反應(yīng)有：

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

② CH₄(g)＋CO₂(g)2CO(g)＋2H₂(g)  ΔH₂＝＋247.3 kJ/mol

③ CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)    ΔH₃

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

⑴ 在一密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)①，測(cè)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  ▲  。

⑵ 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(guò)程中溫度不變。已知甲容器中CH₄的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的圖像如圖3所示，請(qǐng)?jiān)趫D3中畫(huà)出乙容器中CH₄的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的圖像。

⑶ 反應(yīng)③中ΔH₃＝  ▲  。800℃時(shí)，反應(yīng)③的化學(xué)平衡常數(shù)K＝1.0，某時(shí)刻測(cè)得該溫度下的密閉容器中各物質(zhì)的物質(zhì)的量見(jiàn)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)系式是  ▲  （填代號(hào)）。

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

Answer 1

（1）0.3 mol/(L·min)   升高溫度

（2）

（3）－41.2 kJ/mol   a

解析:

本題以從甲烷得到合成氣的3個(gè)反應(yīng)為載體，考查學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡的移動(dòng)、蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱等基本理論知識(shí)的掌握情況，以及應(yīng)用相關(guān)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，具有一定的綜合性。

⑴應(yīng)根據(jù)圖像先計(jì)算CH₄的平均反應(yīng)速率，再計(jì)算H₂的生成速率。10 min時(shí)，改變的條件不可能是增大容器體積，否則改變條件的瞬間CH₄濃度應(yīng)減小。改變的條件可能是升高溫度（或充入水蒸氣）。

（2）甲容器反應(yīng)開(kāi)始后壓強(qiáng)增大，乙容器壓強(qiáng)不變、體積增大，可看成是由甲容器減壓得到，乙容器的反應(yīng)速率慢、CH₄轉(zhuǎn)化率大。

（3）將反應(yīng)①減去反應(yīng)②即可得到反應(yīng)③的反應(yīng)熱，根據(jù)濃度商小于平衡常數(shù)可以判斷反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行。v(正)＞v(逆)