Question

【题目】合成气的主要成分是一氧化碳和氢气，可用于合成二甲醚等清洁燃料。从天然气获得合成气过程中可能发生的反应有：

①CH4（g）＋H2O（g）CO（g）＋3H2（g） ΔH1＝206.1 kJ·mol－1

②CH4（g）＋CO2（g）2CO（g）＋2H2（g） ΔH2＝247.3 kJ·mol－1

③CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g） ΔH3

请回答下列问题：

（1）在一密闭容器中进行反应①，测得CH4的物质的量浓度随反应时间的变化如图1所示。反应进行的前5 min内，v（H2）＝ ；10 min时，改变的外界条件可能是 。

（2）如图2所示，在甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH4和CO2，使甲、乙两容器初始容积相等。在相同温度下发生反应②，并维持反应过程中温度不变。

①可以判断甲容器中反应已达平衡状态的是 。

a．生成CH4的速率是生成CO的速率的2倍

b．容器内压强保持不变

c．容器内气体的密度保持不变

d．容器内各气体的浓度保持不变

②甲乙两容器中反应达到平衡时，下列说法正确的是 。

a．化学反应速率：v （甲）＞v （乙）

b．甲烷的转化率：α（甲）＜α（乙）

c．压强：P（甲）= P （乙）

（3）反应③中ΔH3＝ kJ·mol－1。800 ℃时，反应③的化学平衡常数K＝1.0，某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量见下表：

CO	H2O	CO2	H2
0.5 mol	8.5 mol	2.0 mol	2.0 mol

此时反应③中正、逆反应速率的关系是 （填代号）。

a．v（正）＞v（逆） b．v（正）＜v（逆） c．v（正）＝v（逆） d．无法判断

Answer 1

【答案】（1）0.3 mol·L－1·min－1 升高温度（或充入水蒸气）

（2）①bd

②ab

（3）－41.2；a

【解析】

试题分析：（1）根据图可知，前5min内甲烷的浓度由1.00mol/L减小为0.50mol/L，则v（CH4）= =0.1mol/（Lmin），由化学计量数之比等于反应速率之比，则v（H2）=3×0.1mol/（Lmin）=0.3mol/（Lmin），由图可知，10min时甲烷的浓度继续减小，且反应速率增大，该反应向正反应方向移动，而该反应为吸热反应，则升高温度符合题意，

故答案为：0.3mol/（Lmin）；升高温度；

（2）①a．由反应CH4（g）＋CO2（g）2CO（g）＋2H2（g）可知，当生成CO的速率是生成CH4的速率的2倍时，可以判断甲容器中反应已达平衡状态，故a错误；b．该反应前后气体分子数不相等，所以容器内压强保持不变可以判断甲容器中反应已达平衡状态，故b正确；c．容器内气体的总质量不变、容器体积不变，则容器内气体的密度始终保持不变，故c错误；d．容器内各气体的浓度保持不变，可以判断甲容器中反应已达平衡状态，故d正确。

故答案为：bd；

②依据反应CH4（g）＋CO2（g）2CO（g）＋2H2（g）可知，该反应是气体分子数增加的反应，所以达到平衡状态时压强：P（甲）＞P （乙），化学反应速率：v （甲）＞v （乙），甲烷的转化率：α（甲）＜α（乙），所以ab正确，c错误。

故答案为：ab；

（3）根据盖斯定律可知，①-②可得反应③，则△H3=+206.1kJ/mol-（+247.3kJ/mol）=-41.2kJ/mol，

800℃时，反应③的K=1.0时，正逆反应速率相等，化学平衡不移动；

由表格中的数据可知，气体的体积相同，则物质的量与浓度成正比，Q= ＜K=1.0，该反应向正反应方向移动，则正反应速率大于逆反应速率，即选a。

故答案为：-41.2 kJ/mol；a。