Question

【题目】（1）合成氨工业中氢气可由天然气和水反应制备，其 主要反应为：CH4(g)+ 2H2O(g) CO2(g)+4H2(g)，反应过程中 能量变化如图所示，则该反应为___________（填“吸热”或“放热”）。若已知，破坏 1mol 化学键需要吸收的热量如下表所示：

则消耗 1molCH4 吸收或放出热量为___________________kJ(用含 a b c d 字母的代数式表示)。

（2）在某体积为2L的密闭容器中充入0.5molNO2和1molCO，在一定条件下发生反应：NO2+COCO2+NO，5min时，测得容器中NO的物质的量为0.2mol，则：

①该段时间内，用 CO2 表示的平均反应速为_____________。

②假设此反应在 5 min 时达到平衡，则此时容器内气体的总物质的量为_________________。

③平衡时，NO2 的转化率为_________________。

④下列事实能够说明上述反应在该条件下已经达到化学平衡状态的是_____________。

A．相同时间内消耗 n mol 的 NO2 的同时生成 n mol 的 CO2

B．NO2 的物质的量浓度不再改变

C．容器内气体的平均相对分子质量不变

D．v 正(NO)=v 逆(CO)

E．容器内压强不再发生变化

F．容器内气体的密度保持不变

G．温度和压强一定时，混合气体的颜色不再发生变化

Answer 1

【答案】 吸热 4a+4b-2c-4d 0.05mol/(L·min) 1.5mol 40% BDG

【解析】（1）反应过程中能量变化可知：反应物的能量低于生成物，反应为吸热反应；由方程式CH4＋2H2O=CO2＋4H2，可知消耗 1molCH4 吸收或放出热量为4a+4b-2c-4dkJ；（ 2 ） ①NO2+CO CO2+NO，2 min 时，测得容器中 NO 的物质的量为 0.2 mol ，则CO2的物质的量为0.2mol，②该反应前后体积不变，假设此反应在 5 min 时达到平衡，则此时容器内气体的总物质的量为 0.5mol+1mol=1.5mol；

③ NO2+CO CO2+NO，

n开始0.5mol 1mol 0 0

n变化0.2mol 0.2mol 0.2mol 0.2mol

n平衡0.3mol 0.8mol 0.2mol 0.2mol

平衡时，NO2 的转化率为0.2/0.5×100%=40%。

④达到化学平衡状态的是A．相同时间内消耗 n mol 的 NO2 的同时生成 n mol 的 CO2，均为正速率，故A错误；B．NO2 的物质的量浓度不再改变是平衡状态，故B正确；C．容器内气体的平均相对分子质量在数值上= m/n ，始终是一个不变量，所以容器内气体的平均相对分子质量不变时，不一定是平衡状态，故C错误；D．v 正(NO)=v 逆(CO)，NO的消耗速率等效于NO的生成速率，与CO的消耗速率相等，反应达到平衡状态，故D正确；E．两边气体化学计量数相等，容器内压强始终不随时间的变化而变化，故E错误；F. 容器内的气体反应前后遵循质量守恒，容器内气体的质量保持不变，密度不变，不一定是平衡状态，故F错误；G. 温度和压强一定时，混合气体的颜色不再发生变化，NO2 的物质的量浓度不再改变是平衡状态，故G正确；故选BDG