Question

4．利用光能和光催化剂，可将 CO₂ 和 H₂O（g）转化为 CH₄ 和 O₂．紫外光照射时，在不同催化剂（Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ）作用下，CH₄产量随光照时间的变化如图所示．
（1）在0～30 小时内，CH₄的平均生成速率 v_Ⅰ、v_Ⅱ和v_Ⅲ从大到小的顺序为v_Ⅲ＞v_Ⅱ＞v_Ⅰ；反应开始后的 12 小时内，在第II种催化剂作用下，收集的 CH₄最多．
（2）将所得 CH₄ 与 H₂O（g）通入聚焦太阳能反应器，发生反应：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）．该反应△H=+206kJ•mol^-1．画出反应过程中体系能量变化图（进行必要标注）．

Answer 1

分析 （1）相同时间甲烷的物质的量的变化量越大，表明平均速率越大，相同时间甲烷的物质的量的变化量越小，平均反应速率越小．由图2可知反应开始后的12小时内，在第Ⅱ种催化剂的作用下，收集的CH₄最多；
（2）CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g），该反应的△H=+206kJ•mol^-1，反应是吸热反应，反应物能量低于生成物能量；依据能量变化画出图象．

解答 解：（1）由图2可知，在0～30h内，甲烷的物质的量变化量为△n（Ⅰ）＜△n（Ⅱ）＜△n（Ⅲ），故在0～30h内，CH₄的平均生成速率v（Ⅲ）＞v（Ⅱ）＞v（Ⅰ）；
由图2可知反应开始后的12小时内，在第Ⅱ种催化剂的作用下，收集的CH₄最多；
故答案为：v_Ⅲ＞v_Ⅱ＞v_Ⅰ；Ⅱ．
（2）CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g），该反应的△H=+206kJ•mol^-1，反应是吸热反应，反应过程中体系的能量变化图为：．

点评 本题考查了图象分析和画图象的方法，题目难度中等，注意图象信息的提取．