Question

合成气(CO和H₂)是重要的化工原料，在工业生产中有着广泛的应用。
（1）工业上用甲烷和水蒸气在高温条件下发生反应制备合成气(CO和H₂)，4g甲烷完全反应吸收51.5KJ热量，写该反应的热化学方程式                          
（2）工业上常用合成气来冶炼金属，其中CO还原氧化铁来冶炼生铁方程式如下：
3CO(g)+Fe₂O₃(s)3CO₂(g)+ 2Fe(s) △H<0
①如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生，当反应达到平衡时，       。

A．容器中Fe2O3的质量不随时间而变化	B．反应物不再转化为生成物
C．n (CO) ：n (CO2) = 1：1	D．容器中气体的压强不随时间而变化

②在一个容积为4L的密闭容器中，1000℃时加入4mol CO(g)和足量Fe₂O₃(s)，反应2分钟后达到平衡，测得此时容器内气体的密度为40g/L，求该时间范围内反应的平均反应速率υ(CO₂)= ___、CO的平衡转化率= _____、该反应的化学平衡常数K=        。

Answer 1

（1）CH₄(g)＋H₂O(g) =" CO" (g)＋3H₂ (g)　△H=+206kJ?mol^-1(2分)
（2）①A D(2分，少选、错选均为0分)
② 0.375 mol/(L?min)(2分)75% (1分) 27(2分)

试题分析：：（1）4g甲烷完全反应吸收51.5KJ热量，16g甲烷和水反应吸收热量为206KJ；反应的热化学方程式为：CH₄(g)+H₂O(g)=CO(g)+3H₂(g)△H=+206KJ/mol；
（2）①A中容器中Fe₂O₃的质量不随时间而变化，说明反应达到平衡，故A符合；B中平衡时，正逆反应都进行只是正反应速率和逆反应速率相同，故B不符合；C中一氧化碳和二氧化碳的物质的量之比和起始量有关，n(CO)：n(CO₂)不一定为1：1，故C不符合；D在反应是气体体积不变的反应，平衡时容器中气体的压强不随时间而变化，故D正确；
②          3CO(g)+Fe₂O₃(s)═3CO₂(g)+2Fe(s)
起始(mol)   4                   0
变化(mol)  x                    x
平衡(mol)  4-x                   x
容器内气体的密度为40g/L：=40g/L计算得到x=3mol；
该时间范围内反应的平均反应速率υ(CO₂)==0.375mol/L；
CO的平衡转化率=×100%=75%