Question

氫氣是一種清潔、高效的新型能源．
I．用甲烷制取氫氣的反應分為兩步，其能量變化如圖所示：

（1）甲烷和水蒸氣反應生成二氧化碳和氫氣的熱化學方程式是

 

．
Ⅱ．在容積為1L的密閉容器內，加入0.1molCO和0.1molH₂O，在催化劑存在的條件下高溫加熱使其反應．測得CO₂的濃度隨時間變化的圖象如圖：
（2）在該溫度下，從反應開始至達到平衡時，CO的平均反應速率為

 

．

Answer 1

考點：熱化學方程式,反應速率的定量表示方法

專題：化學反應中的能量變化,化學反應速率專題

分析：Ⅰ、（1）據圖寫出熱化學方程式，再根據蓋斯定律來計算反應的焓變，根據熱化學方程式的書寫規律來書寫熱化學方程式；
Ⅱ（2）根據v=

△c

△t

計算二氧化碳的平均反應速率，再結合同一時間段內同一可逆反應中，各物質的反應速率之比等于其計量數之比計算一氧化碳的平均反應速率；

解答： 解：Ⅰ、（1）分析圖象可知，根據第一步反應過程可以得出：CH₄（g）+H₂O（g）=3H₂（g）+CO（g），△H=-103.3kJ/mol；
根據第二步反應過程可以得出：CO（g）+H₂O（g）=H₂（g）+CO₂（g），△H=-33.2kJ/mol；
根據蓋斯定律，上下兩式相加可得：CH₄（g）+2H₂O（g）=4H₂（g）+CO₂（g）△H=-136.5 kJ/mol，
故答案為：CH₄（g）+2H₂O（g）=4H₂（g）+CO₂（g）△H=-136.5 kJ/mol；
Ⅱ、（2）根據第二步反應過程可以得出：CO（g）+H₂O（g）=H₂（g）+CO₂（g），△H=-33.2kJ?mol^-1；v（CO₂）=

△c

△t

=

0.03mol/L

10min

=0.003mol/（L．min），根據同一時間段內同一可逆反應中，各物質的反應速率之比等于其計量數之比計算一氧化碳的平均反應速率，所以v（CO）=v（CO₂）=0.003mol/（L．min），
故答案為：0.003 mol?L^-1?min^-1．

點評：本題考查熱化學方程式書寫方法，反應速率的計算，概念理解和圖象分析是解答的關鍵，題目難度較簡單．