Question

【题目】甲烷、甲醇都是清洁能源。

（1）已知下列热化学方程式

①CO2(g)+3H2(g)=CH3OH（g） +H2O (g)△H= -49.0 kJ/mol

②CH4(g)+2O2(g)=2H2O(g) +CO2(g) △H= -802.3 kJ/mol

③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-571.6 kJ/mol

④H2O(g)=H2O(l) △H= -44.0 kJ-mol

则CH4(g)+1/2O2(g)=CH3OH(g) △H =____________。

（2）工业上合成甲醇的另一种方法是2H2(g)+CO(g) CH3OH(g) △H。

一定温度下在3个体积均为1.0 L的恒容密闭容器中发生上述反应，相关物理量见下表：

容器	温度/K	物质的起始浓度/molL-1			物质的平衡浓度/mol.L-1
		c(H2)	c(CO)	c(CH3OH)	c(CH3OH)
I	400	0.20	0.10	0	0.080
II	400	0.40	0.20	0
III	500	0	0	0.10	0.025

①该反应的△H______0(填“>”或“<”)。

②达到平衡时，容器I中c(CH3OH)_____0.16mol/L(填“>” “<” 或“=”)。

③400 K 时该反应的平衡常数K=________。

(3)文献报道某课题组利用CO2催化缺化制甲烷的研究过程如下:

反应结束后，气体中检测到CH4和H2，滤液中检测到HCOOH，固体中检测到镍粉和Fe3O4。CH4、HCOOH、H2 的产量和镍粉用量的关系如下图所示(仪改变镍粉用量，其他条件不变)。研究人员根据实验结果得出结论:HCOOH 是CO2转化为CH4 的中间体，即:

①写出产生H2的反应方程式_________。

②由图可知，镍粉是_______(填字母)。

a.反应I的催化剂 b.反应II 的催化剂

c.反应I和II的催化剂 d.不是催化剂

③当镍粉用量从1mmol增加到10mmol，反应速率的变化情况是______(填字母)。

a.反应1的速率增加，反应II的速率不变

b.反应I的速率不变，反应II的速率增加

c.反应I、II的速率均不变

d.反应I、II的速率均增加，且反应I的速率增加得快

e.反应I、II的速率均增加，且反应II 的速率增加得快

f.反应I的速率减小，反应II的速率增加

Answer 1

【答案】 -125.9kJ/mol < > 2.5×103(L/mol)2 3Fe+4H2O Fe3O4+4H2 c e

【解析】（1）考查热化学反应方程式的计算，①＋②－③×3/2＋④×3得出：CH4（g）＋1/2O2（g）=CH3OH(g) △H=－125.9kJ·mol－1；（2）考查勒夏特列原理、化学平衡的计算，①对比I和III，升高温度，甲醇的物质的量浓度降低，根据勒夏特列原理，正反应方向是放热反应，即△H<0；②II在I的基础上再通入0.2mol·L－1H2和0.1mol·L－1CO，相当于在I的基础上增大压强，平衡向正反应方向移动，即c(CH3OH)>0.16mol·L－1；③

2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)

起始：0.2 0.1 0

变化：0.16 0.08 0.08

平衡：0.04 0.02 0.08，K=2500；（3）考查影响化学反应速率的因素，①根据信息得到氢气和Fe3O4，显然是铁在高温下与水蒸气发生反应得到氢气，即化学反应方程式为3Fe+4H2O Fe3O4+4H2；②根据信息，反应前后均有镍粉，从图像上看，随着镍粉的用量不同，曲线的走势不同，即反应的快慢不同，满足催化剂的条件，故选项c正确；③从图像上分析，当镍粉用量从1nmol增加到10nmol，H2和HCOOH的量均快速减少，即反应速率增大，由于甲酸的量变化较快，则说明反应速率II较快，故选项e正确。