Question

合成氣的主要成分是一氧化碳和氫氣，可用于合成二甲醚等清潔燃料．從天然氣獲得合成氣過程中可能發生的反應有：
①CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H₁=+206.1kJ/mol
②CH₄（g）+CO₂（g）?2CO（g）+2H₂（g）△H₂=+247.3kJ/mol
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₃
請回答下列問題：
（1）在一密閉容器中進行反應①，測得CH₄的物質的量濃度隨反應時間的變化如圖1所示．反應進行的前5min內，v（H₂）=

 

；10min時，改變的外界條件可能是

 

溫度（填“升高”或“降低”）．
（2）反應③中△H₃=

 

．800℃時，反應③的化學平衡常數K=1.0，某時刻測得該溫度下的密閉容器中各物質的物質的量見下表：

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

此時反應③中正、逆反應速率的關系式是

 

（填代號）．
A．v（正）＞v（逆）      B．v（正）＜v（逆）      C．v（正）=v（逆）      D．無法判斷．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,化學平衡的影響因素

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題

分析：（1）根據圖可知，前5min內甲烷的濃度由1.00mol/L減小為0.50mol/L，以此計算v（H₂），由圖可知，10min時甲烷的濃度繼續減小，該反應向正反應方向移動；
（2）甲、乙兩容器中分別充入等物質的量的CH₄和CO₂，且甲、乙兩容器初始容積相等，由圖可知，甲的體積不變，乙的壓強不變，則假定甲不變，乙中發生CH₄+CO₂?2CO+2H₂，其體積增大，則相當于壓強減小，化學平衡向正反應方向移動，乙容器中CH₄的轉化率增大，但壓強小，反應速率減慢，則達到平衡的時間變長；
（3）根據蓋斯定律可知，①-②可得反應③，再利用Q與K的關系判斷反應進行的方向，從而確定正逆反應速率的關系．

解答： 解：（1）根據圖可知，前5min內甲烷的濃度由1.00mol/L減小為0.50mol/L，則v（CH₄）=

1.00mol/L-0.50mol/L

5min

=0.1mol/（L?min），由化學計量數之比等于反應速率之比，則v（H₂）=3×0.1mol/（L?min）=0.3mol/（L?min），由圖可知，10min時甲烷的濃度繼續減小，且反應速率增大，該反應向正反應方向移動，而該反應為吸熱反應，則升高溫度符合題意，
故答案為：0.3 mol/（L?min）；升高溫度；
（2）根據蓋斯定律可知，①-②可得反應③，則△H₃=+206.1kJ/mol-（+247.3kJ/mol）=-41.2kJ/mol，
800℃時，反應③的K=1.0時，正逆反應速率相等，化學平衡不移動；
由表格中的數據可知，氣體的體積相同，則物質的量與濃度成正比，Q=

2.0×2.0

0.5×8.5

＜K=1.0，該反應向正反應方向移動，則正反應速率大于逆反應速率，即選A，
故答案為：-41.2 kJ/mol；A．

點評：本題考查化學反應速率的計算，化學平衡的移動及反應方向的判斷，難度一般，（2）是學生解答中的難點，注意利用好濃度商與K的關系來解答．