Question

【題目】CH4、CH3OH既是重要的化工原料,又是未來重要的能源物質(zhì)。

(1)將1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g) 通入容積為100 L的反應(yīng)室，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)，測得在5 min時達到平衡，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為40%。則0~5 min內(nèi)，用H2表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為_________。

(2)在一定條件下和有催化劑存在時,將1.0 mol CH4與2.0 mol H2O(g)充入密閉容器中發(fā)生反應(yīng)CH4(g)+H2O(g) CH3OH(g)+H2(g)，下列措施可以提高化學(xué)反應(yīng)速率的是___________(填選項序號)。

a.恒容條件下加He b. 恒壓條件下加He c.升高溫度 d. 投入更多的H2O(g)

e.縮小容器的體積 f. 及時分離生成的CH3OH

(3)在恒容條件下進行反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),則下列實驗事實不能作為判斷該反應(yīng)達到平衡的標志是___________(填選項序號)。

A.消耗1 mol CO2同時消耗1 mol CH3OH

B.混合氣體的密度不變

C..混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變

D.v正(H2)=3v逆(CH3OH )

E.容器內(nèi)壓強不變

F.CH3OH(g)濃度不變

G.CO2(g)與H2(g)反應(yīng)速率的比值不變

Answer 1

【答案】 0.0024mol/(Lmin) cde BG

【解析】(1)測得在5 min時達到平衡，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為40%，消耗甲烷是0.4mol，生成氫氣是1.2mol，濃度是0.012mol/L，則0～5 min內(nèi)，用H2表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為0.012mol/L÷5min＝0.0024mol/(L·min)。(2)a.恒容條件下加He，濃度不變，反應(yīng)速率不變；b. 恒壓條件下加He，容積增大，濃度減小，反應(yīng)速率減小；c.升高溫度反應(yīng)速率加快；d. 投入更多的H2O(g)，濃度增大，反應(yīng)速率加快；e.縮小容器的體積，壓強增大，反應(yīng)速率加快；f. 及時分離生成的CH3OH，濃度減小，反應(yīng)速率減小。答案選cde；(3)A.消耗1 mol CO2同時消耗1 mol CH3OH表示正逆反應(yīng)速率相等，達到平衡狀態(tài)，A正確；B.密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應(yīng)過程中質(zhì)量和容積始終是不變的，因此混合氣體的密度不變不能說明，B錯誤；C.混合氣的平均相對分子質(zhì)量是混合氣的質(zhì)量和混合氣的總的物質(zhì)的量的比值，質(zhì)量不變，但物質(zhì)的量是變化的，所以混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變說明達到平衡狀態(tài)，C正確；D.v正(H2)=3v逆(CH3OH)表示正逆反應(yīng)速率相等，達到平衡狀態(tài)，D正確；E.正反應(yīng)體積減小，容器內(nèi)壓強不變說明達到平衡狀態(tài)，E正確；F.CH3OH(g)濃度不變說明達到平衡狀態(tài)，F(xiàn)正確；G.CO2(g)與H2(g)反應(yīng)速率的比值始終是1：3，不說明處于平衡狀態(tài)，G錯誤，答案選BG。