Question

4．利用光能和光催化劑，可將 CO₂ 和 H₂O（g）轉化為 CH₄ 和 O₂．紫外光照射時，在不同催化劑（Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ）作用下，CH₄產量隨光照時間的變化如圖所示．
（1）在0～30 小時內，CH₄的平均生成速率 v_Ⅰ、v_Ⅱ和v_Ⅲ從大到小的順序為v_Ⅲ＞v_Ⅱ＞v_Ⅰ；反應開始后的 12 小時內，在第II種催化劑作用下，收集的 CH₄最多．
（2）將所得 CH₄ 與 H₂O（g）通入聚焦太陽能反應器，發生反應：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）．該反應△H=+206kJ•mol^-1．畫出反應過程中體系能量變化圖（進行必要標注）．

Answer 1

分析 （1）相同時間甲烷的物質的量的變化量越大，表明平均速率越大，相同時間甲烷的物質的量的變化量越小，平均反應速率越小．由圖2可知反應開始后的12小時內，在第Ⅱ種催化劑的作用下，收集的CH₄最多；
（2）CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g），該反應的△H=+206kJ•mol^-1，反應是吸熱反應，反應物能量低于生成物能量；依據能量變化畫出圖象．

解答 解：（1）由圖2可知，在0～30h內，甲烷的物質的量變化量為△n（Ⅰ）＜△n（Ⅱ）＜△n（Ⅲ），故在0～30h內，CH₄的平均生成速率v（Ⅲ）＞v（Ⅱ）＞v（Ⅰ）；
由圖2可知反應開始后的12小時內，在第Ⅱ種催化劑的作用下，收集的CH₄最多；
故答案為：v_Ⅲ＞v_Ⅱ＞v_Ⅰ；Ⅱ．
（2）CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g），該反應的△H=+206kJ•mol^-1，反應是吸熱反應，反應過程中體系的能量變化圖為：．

點評 本題考查了圖象分析和畫圖象的方法，題目難度中等，注意圖象信息的提取．