Question

【题目】甲烷重整可以获得CO、H2等重要化工原料，相关反应原理如下： ①CH4（g）+ O2（g）CO（g）+2H2（g）△H=﹣36kJ/mol
②CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）△H=+206kJ/mol
③CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g）△H=+247kJ/mol副反应
④CH4（g）+2O2（g）CO2（g）+2H2O （g）△H=﹣889.6kJ/mol

（1）反应CO2 （g）+H2（g）CO （g）+H2O（g）△H= ．
（2）某温度下，向体积为1L的密闭容器中充入1molCH4和1molCO2 ， 只发生反应③，测得CH4（g）和CO（g）的浓度随时间变化曲线如图（1）所示．计算0～5小时H2的平均反应速率 ， 该温度下的平衡常数为（保留两位有效数字），若再往容器中充0.4molCH4和0.2molCO，其它条件不变，则平衡向方向移动．
（3）研究人员研究混合气体比例对重整气CO和H2含量影响，在初始温度为973K时，n（O2）/n（H2O）按不同比例投入不同反应容器（绝热）重整相同的时间，重整的数据如图（2）：从图可知，重整气CO的含量随 增大而增大，其主要原因是 ．
（4）甲烷重整可选氧化物NiO﹣Al2O3作为催化剂．工业上常用Ni（NO3）2、Al（NO3）3混合液加入氨水调节pH=12（常温），然后将浊液高压恒温放置及煅烧等操作制备．加入氨水调节pH=12时，c（Ni2+）为 ． 已知：Ksp[Ni（OH）2]=5×10﹣16 ．

Answer 1

【答案】
（1）41kJ/mol
（2）0.12mol/（L?h）；1.1（mol/L）2；正
（3）反应②③是吸热反应，反应①④是放热反应，增加n（O2）/n（H2O），①④将向正方向移动，反应产生的热量促使反应②③向正方向移动
（4）5×10﹣12mol/L
【解析】解：（1）已知①CH4（g）+ O2（g）CO（g）+2H2（g）△H=﹣36kJ/mol②CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）△H=+206kJ/mol③CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g）△H=+247kJ/mol副反应④CH4（g）+2O2（g）CO2（g）+2H2O （g）△H=﹣889.6kJ/mol据盖斯定律，反应[（①﹣②）×4+（③﹣④）]÷2得 =41KJ/mol，所以答案是：41kJ/mol；（2）0～5小时时CO的浓度从0变化到0.60mol/L，据化学方程式可知，氢气的反应速率v（H2）= =0.12mol/（Lh）；
平衡时浓度[CO]=[H2]=0.8mol/L，[CO2]=[CH4]=0.60mol/L，化学平衡常数K= = =1.1；再往容器中充0.4molCH4和0.2molCO，容器体积为1L，Qc= =1.07＜1.1，平衡正向移动，所以答案是：0.12mol/（Lh）；1.1（mol/L）2；正；（3）反应①CH4（g）+ O2（g）CO（g）+2H2（g）△H=﹣36kJ/mol
②CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）△H=+206kJ/mol
③CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g）△H=+247kJ/mol副反应
④CH4（g）+2O2（g）CO2（g）+2H2O （g）△H=﹣889.6kJ/mol
中，反应②③是吸热反应，反应①④是放热反应，增加n（O2）/n（H2O），①④将向正方向移动，反应产生的热量促使反应②③向正方向移动，
所以答案是：反应②③是吸热反应，反应①④是放热反应，增加n（O2）/n（H2O），①④将向正方向移动，反应产生的热量促使反应②③向正方向移动；（4）pH=12，c（OH﹣）=0.01mol/L，Ksp[Ni（OH）2]=5×10﹣16 ， c（Ni2+）= =5×10﹣12mol/L，所以答案是：5×10﹣12mol/L．
【考点精析】解答此题的关键在于理解反应热和焓变的相关知识，掌握在化学反应中放出或吸收的热量，通常叫反应热，以及对化学平衡的计算的理解，了解反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%；产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%．