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生产甲醇的原料CO、H2可由下列反应制取:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g),试回答下列问题。
(1)已知:① CH4(g)+3/2 O2(g) CO(g)+2H2O(g)△Hl
② H2(g)+1/2 O2(g) H2O(g) △H2
则CH4(g)+ H2O(g)CO(g)+3H2(g)的△H=____     (用含△H1,△H2的式子表示)
(2)一定条件下反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)中CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图,且T2>T1, 则上述反应的△H____    0(填“<”、“>”、“=”,下同),A、B处对应平衡常数(KA、KB)的大小关系为KA____       KB

(3)维持温度T2,将0.04 mol CH4和0.04mol H2O(g)通入容积为1L的定容密闭容器中发生反应,平衡时达到B点,测得CH4的转化率为50%,该反应在此温度下的平衡常数KB=____  ,下列现象能说明该反应已经达到平衡状态的是_    ___
a.容器内CH4、H2O、CO、H2的物质的量之比为1:1:1:3
b.容器的密度恒定
c.容器的压强恒定
d.3υ(CO)=υ((H2
(4)在上述B点平衡基础上,向容器中再通入amol CH4和a mol H2O气体,使之在C点重新达平衡,此时测得CO有0.03mol,则a=____         
(1)ΔH1—3ΔH2(2分) (2)> (2分); < (2分)
(3)1.08×10-2mol2?L-2(2分,单位可不作要求);acd(3分)  (4)0.035(3分)

试题分析:(1)根据已知的热化学方程式以及盖斯定律可知,①-②×3即得到CH4(g)+ H2O(g)CO(g)+3H2(g),所以该反应的反应热△H=ΔH1—3ΔH2
(2)根据图像可知,在压强相同时,温度越高,甲烷的转化率越高。这说明升高温度平衡向正反应方向移动,因此正反应是吸热反应,即△H>0。升高温度平衡向正反应方向移动,因此B点对应的平衡常数大于A点对应的平衡常数。
(3)             CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
起始浓度(mol/L) 0.04     0.04          0         0
转化浓度(mol/L) 0.02     0.02         0.02      0.06
平衡浓度(mol/L) 0.02     0.02         0.02      0.06
所以该温度下该反应的平衡常数KB=1.08×10—2mol2?L-2
在一定条件下,当可逆反应中正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),各种物质的浓度或含量均不再发生变化的状态,是化学平衡状态,根据以上分析可知,平衡时容器内CH4、H2O、CO、H2的物质的量之比为1:1:1:3,所以可以说明反应达到平衡状态,a正确;密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,因此密度始终是不变的,所以b不能说明;该反应是体积减小的可逆反应,所以当压强不再发生变化时,可以说明反应达到平衡状态,即c正确;d中的反应速率方向相反,且满足反应速率之比是相应的化学计量数之比,因此可以说明,d正确,答案选acd。
(4)            CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
起始浓度(mol/L)  b         b            0        0
转化浓度(mol/L) 0.03     0.03         0.03      0.09
平衡浓度(mol/L)b-0.03  b-0.03       0.03      0.09
因为温度不变,平衡常数不变,所以=1.08×10—2,解得b=0.075mol,因此a=0.075mol-0.04mol=0.035mol
练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

已知:
(1)Fe2O3(s) +C(s)=CO2(g)+2Fe(s) ΔH=+234.1 kJ/mol
(2)C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ/mol
则2Fe(s)+O2(g)=Fe2O3(s) 的ΔH是(  )
A.-824.4 kJ/molB.-627.6 kJ/mol
C.-744.7 kJ/molD.-169.4 kJ/mol

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

(14分)2014年10月初,雾霾天气多次肆虐河北、天津、北京等地区。其中,燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一。
(1)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g)。△H<0
①该反应的平衡常数表达式                                                           
②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是                                   (填代号)。

(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。
已知:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867 kJ/mol
2NO2(g)N2O4(g)  △H=-56.9 kJ/mol
H2O(g) = H2O(l)  ΔH = -44.0 kJ/mol
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式:                            
(3)在一定条件下,也可以用NH3处理NOx。已知NO与NH3发生反应生成N2和H2O,现有NO和NH3的混合物1mol,充分反应后得到的还原产物比氧化产物多1.4 g,则原反应混合物中NO的物质的量可能是_____________。
(4)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。则2 molCH4与足量H2O(g)反应最多可生成_______mol H2,写出该反应的化学方程式_________________________________________________。
(5)上述方法制得的H2可以和CO在一定条件下合成甲醇和二甲醚(CH3OCH3)及许多烃类物质。当两者以物质的量1:1催化反应,其原子利用率达100%,合成的物质可能是                     
a.汽油        b.甲醇           c.甲醛            d.乙酸

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

(1)臭氧可用于净化空气、饮用水消毒、处理工业废物和作为漂白剂。
①臭氧几乎可与除铂、金、铱、氟以外的所有单质反应。如:
6Ag(s)+O3(g)=3Ag2O(s);△H=-235.8 kJ/mol。
己知:2 Ag2O(s)=4Ag(s)+O2(g);△H=+62.2kJ/mol,则O3转化为O2的热化学方程式为          ;②科学家P.Tatapudi等人首先使用在酸性条件下电解水的方法制得臭氧。臭氧在阳极周围的水中产生,阴极附近的氧气则生成过氧化氢,阴极电极反应式为                                         
时间/min浓度(mol/L)
NO
N2
CO2
0
1.00
0
0
10
0.58
0.21
0.21
20
0.40
0·30
0.30
30
0.40
0.30
0.30
40
0.32
0.34
0.17
50
0.32
0.34
0.l7
 
(2)用活性炭还原法处理氮氧化物,有关反应为: C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。某研究小组向某密闭的真空容器(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计)中加入NO和足量的活性炭,恒温(T1℃)条件下反应,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
①10 min~20 min以内v(CO2)表示的反应速率为                      
②根据表中数据,计算T1℃时该反应的平衡常数K=        (保留两位小数);
③下列各项能作为判断该反应达到平衡状态的是   (填序号字母);
A.容器内压强保持不变
B.2v(NO)=v(N2)
C.容器内CO2的体积分数不变
D.混合气体的密度保持不变
④30 min时改变某一条件,反应重新达到平衡,则改变的条件可能是    
⑤一定温度下,随着NO的起始浓度增大,则NO的平衡转化率   (填“增大”、“不变”或“减小”)。

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

已知2H2(g)+O2(g) →2H2O(l)+571.6kJ,2H2(g)+O2(g) →2H2O(g)+483.6kJ。下列说法正确的是
A.2 molH2(g)和1molO2(g)的总能量小于2mol H2O (l)的能量
B.1 mol H2O (g)分解成H2(g)和O2 (g),吸收241.8kJ能量
C.1mol H2O (l)变成1mo1 H2O (g),吸收88 kJ能量
D.等质量的H2O (g)比H2O(l)所含能量低

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

下列燃烧反应的反应热不是燃烧热的是
①H2(g)+O2(g)=H2O(l)  ΔH1    ②C(s)+O2(g)=CO(g)  ΔH2
③S(s)+O2(g)=SO2(g)  ΔH3      ④2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(s)+2H2O(l)  ΔH4
A.①③B.②④C.②③D.①④

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

(I某氮肥厂氨氮废水中的氮元素多以NH4+和NH3·H2O的形式存在。在微生物作用下,NH4+经过两步反应被氧化成NO3-,两步反应的能量变化示意图如下:

(1)1 mo1NH4+(aq)全部氧化成NO3-(aq)的热化学方程式是   _                    
(2)在一定条件下,向废水中加入CH3OH,将HNO3还原成 N2,若该反应消耗32gCH3OH转移6mol电子,则参加反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比是_          
(B)超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术
将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,化学方程式如下:2NO十2CO2CO2+ N2 △H
某温度下用气体传感器测得不同的时间的NO和CO浓度如下表:

请回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响):
(1)在上述条件下反应能够自发进行,则反应的△H  0(填写“>”、“<”、“=”)
(2)在该温度下,反应的平衡常数K=              (只写出计算结果);
(3)某同学设计了三组实验,分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律,
部分实验条件如下表:

该同学画出了表中三个实验条件下,混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图,请在图上标明各条曲线的实验编号;

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

研究硫及其化合物对于工农业生产具有重要意义。
(1)图Ⅰ所示一个容积为4L的密闭容器,内有可移动的隔板。一定温度(T)下,左室加入2 mol SO3,右室加入2 mol SO2和1 mol O2,在少量催化剂存在下分别发生反应:

左室:
右室:
反应达到平衡时,右室反应过程和能量关系如图Ⅱ所示。

①ΔH2=_______(含a的数学式表示);反应的平衡常数K=_________L·mol-1
②能说明两边反应一定达到平衡的是______________(填序号)。
A.隔板不再移动
B.左右两边SO2的物质的量相等
C.左右二室中SO2与O2物质的量之比都是2∶1
③达平衡时,左室反应吸收的热量为Q1kJ,右室反应吸收的热量为Q2kJ,则Q1、Q2满足的关系是_____________(填序号)。
A.Q1=Q2
B.Q1>Q2
C.Q1<Q2
(2)高温下,炽热的Cu2S与水蒸气反应生成金属铜、H2和SO2)。
①写出该反应的化学反应方程式_____________________________________________。
②若有1 mol Cu2S参与反应,则转移电子的物质的量是_________mol。

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

氢气是一种清洁、高效的新型能源。
I.用甲烷制取氢气的反应分为两步,其能量变化如下图所示:

(1)甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是           
II.在容积为1L的密闭容器内,加入0.1molCO和0.1molH2O,在催化剂存在的条件下高温加热使其反应。测得CO2的浓度随时间变化的图像如图:

(2)在该温度下,从反应开始至达到平衡时,CO的平均反应速率为              
(3)该温度下,此反应的化学平衡常数为(可以用分数表示)       
(4)下列改变中,能使平衡向正反应方向移动的是      
A.升高温度B.增大压强
C.增大H2O(g)的浓度D.减少CO2(g)的浓度
(5)保持温度不变,若起始时c(CO)=1mol·L-1 , c(H2O)="2" mol·L-1,反应进行一段时间后,测得H2的浓度为0.4 mol·L-1。通过计算,判断此时该反应进行的方向并说明理由                          

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