Question

【題目】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(fā)生的反應有： ①CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）△H1=206.1kJmol﹣1
②CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g）△H2=247.3kJmol﹣1
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(zhì)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(nèi)，v（H2）=；10min時，改變的外界條件可能是 ．
（2）如圖2所示，在甲、乙兩容器中分別充入等物質(zhì)的量的CH4和CO2 ， 使甲、乙兩容器初始容積相等．在相同溫度下發(fā)生反應②，并維持反應過程中溫度不變． ①可以判斷甲容器中反應已達平衡狀態(tài)的是 ．
a．生成CH4的速率是生成CO的速率的2倍
b．容器內(nèi)壓強保持不變
c．容器內(nèi)氣體的密度保持不變
d．容器內(nèi)各氣體的濃度保持不變
②甲乙兩容器中反應達到平衡時，下列說法正確的是 ．
a．化學反應速率：v （甲）＞v （乙）
b．甲烷的轉(zhuǎn)化率：α（甲）＜α（乙）
c．壓強：P（甲）=P （乙）
（3）反應③中△H3= kJmol﹣1 ． 800℃時，反應③的化學平衡常數(shù)K=1.0，某時刻測得該溫度下的密閉容器中各物質(zhì)的物質(zhì)的量見如表：

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(guān)系是（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

【答案】
（1）0.3mol/（L?min）；升高溫度或充入水蒸氣
（2）bd； ab
（3）﹣41.2kJ/mol； a
【解析】解：（1）CH4的化學反應速率為V= = =0.1mol/（Lmin），根據(jù)反應速率之比等于化學計量數(shù)之比，H2的化學反應速率為0.3mol/（Lmin），根據(jù)圖象可知化學反應速率加快，化學平衡正向移動，根據(jù)外界條件對化學反應速率的影響和對化學平衡的影響，可用升高溫度或充入水蒸氣來達到目的，

所以答案是：0.3mol/（Lmin）；升高溫度或充入水蒸氣；（2）①a．生成CH4的速率是生成CO的速率的2倍，正逆反應速率不等，不能得到平衡狀態(tài)，故錯誤；

b．反應前后體積不等，則容器內(nèi)壓強保持不變，可說明達到平衡狀態(tài)，故正確；

c．氣體質(zhì)量不變，容器體積不變，則無論是否達到怕狀態(tài)，容器內(nèi)氣體的密度都保持不變，故錯誤；

d．容器內(nèi)各氣體的濃度保持不變，可說明達到平衡狀態(tài)，故正確．

所以答案是：bd；

②a．反應向體積增大的方向移動，甲體積不變，壓強增大，乙保持恒壓，則甲的壓強大，反應速率較大，化學反應速率：v （甲）＞v （乙），故正確；

b．甲的壓強較大，則增大壓強平衡逆向移動，甲中甲烷的轉(zhuǎn)化率較小，甲烷的轉(zhuǎn)化率：α（甲）＜α（乙），故正確；

c．由a分析可知甲的壓強較大，故錯誤．

所以答案是：ab； （3）根據(jù)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(shù)據(jù)可知，氣體的體積相同，則物質(zhì)的量與濃度成正比，Q= ＜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，

所以答案是：﹣41.2 kJ/mol；a．

【考點精析】根據(jù)題目的已知條件，利用化學平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征和化學平衡的計算的相關(guān)知識可以得到問題的答案，需要掌握化學平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態(tài)平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學平衡；與途徑無關(guān)，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）；反應物轉(zhuǎn)化率=轉(zhuǎn)化濃度÷起始濃度×100%=轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量÷起始物質(zhì)的量×100%；產(chǎn)品的產(chǎn)率=實際生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量÷理論上可得到產(chǎn)物的物質(zhì)的量×100%．