向反应体系中同时通入甲烷、氧气和水蒸气,发生的主要化学反应有:
I.CH
4(g)+2O
2(g)═CO
2(g)+2H
2O(g)△H
1=-802.6kJ/mol
II.CH
4(g)+O
2(g)═CO
2(g)+2H
2(g)△H
2=-322.0kJ/mol
III.CH
4(g)+H
2O(g)═CO(g)+3H
2(g)△H
3=+206.2kJ/mol
Ⅳ.CH
4(g)+2H
2O(g)═CO
2(g)+4H
2(g)△H
4=+165.0kJ/mol
请回答下列问题:
(1)CH
4的燃烧热△H
<
<
△H
1.(填“>”、“<”或“=”).
(2)在反应初始阶段,反应II的反应速率大于反应III的反应速率.比较反应II的活化能E
II和反应III的活化能E
III的大小:E
II<
<
E
III(填“>”、“<”或“=”).
(3)在1L固定容积密闭容器中投入1.8mol CH
4和3.6mol H
2O(g),若只发生反应Ⅳ,测得CH
4、H
2O(g)及某一生成物的物质的量浓度(c)随反应时间(t)的变化如图所示[第9min前H
2O(g)的物质的量浓度及第4min~9min之间X所代表生成物的物质的量浓度变化曲线未标出,条件有变化时只考虑改变一个条件).
①0~4min内,H
2的平均反应速率υ(H
2)=
0.5
0.5
mol?(L?min)
-1;
②反应在5min时的平衡常数K=
0.91
0.91
;
③第6min时改变的条件是
升高温度
升高温度
;判断理由是
第6min~9min时的反应速率比0~4min时的大,且平衡向正反应方向移动,说明第6min改变的条件为升高温度或增加水蒸气的量,再根据第9min平衡时甲烷浓度为0.7mol/L,水蒸气浓度为1.4mol/L,说明甲烷消耗1.1mol,水蒸气消耗2.2mol,所以不可能为增加水蒸气的量,因此改变的条件只可能为升高温度
第6min~9min时的反应速率比0~4min时的大,且平衡向正反应方向移动,说明第6min改变的条件为升高温度或增加水蒸气的量,再根据第9min平衡时甲烷浓度为0.7mol/L,水蒸气浓度为1.4mol/L,说明甲烷消耗1.1mol,水蒸气消耗2.2mol,所以不可能为增加水蒸气的量,因此改变的条件只可能为升高温度
;
④比较第5min时的平衡常数K
5min与第10min时平衡常数K
10min的大小:K
5min<
<
K
10min (填“>”、“=”或“<”),原因是
正反应为吸热反应,升高温度平衡常数增大
正反应为吸热反应,升高温度平衡常数增大
.