【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(guò)程中可能發(fā)生的反應(yīng)有:

①CH4g+H2OgCOg+3H2g ΔH1=206.1 kJ·mol-1

②CH4g+CO2g2COg+2H2g ΔH2=247.3 kJ·mol-1

③COg+H2OgCO2g+H2g ΔH3

請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

(1)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),vH2 ;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(guò)程中溫度不變。

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

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

a.化學(xué)反應(yīng)速率:v v

b.甲烷的轉(zhuǎn)化率:α<α

c.壓強(qiáng):P= P

(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(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)系是 填代號(hào)

a.v>v b.v<v c.v=v d.無(wú)法判斷

【答案】10.3 mol·L-1·min-1 升高溫度或充入水蒸氣

2①bd

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vCH4= =0.1mol/Lmin,由化學(xué)計(jì)量數(shù)之比等于反應(yīng)速率之比,則vH2=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)CH4g+CO2g2COg+2H2g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)CH4g+CO2g2COg+2H2g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>P ,化學(xué)反應(yīng)速率:v >v ,甲烷的轉(zhuǎn)化率:α<α,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。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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選項(xiàng)

A

CH2=CH2

CH2BrCH2Br

CH2OHCH2OH

B

NaAlO2

Al(OH)3

Al2O3

Al

C

CH3CH2OH

CH3CHO

CH3COOH

CH3COOC2H5

D

SiO2

H2SiO3

Na2SiO3

Si

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2CO2可轉(zhuǎn)化成有機(jī)物實(shí)現(xiàn)碳循環(huán):CO2CH3OHHCOOH……

25 ℃時(shí),幾種酸的電離平衡常數(shù)如下

化學(xué)式

HCOOH

H2CO3

HClO

電離平衡常數(shù)

1.7×10-4

K1=4.3×10-7 K2=5.6×10-11

3.0×10-8

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