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(fā)生的反應有：

① CH₄(g)＋H₂O(g)CO(g)＋3H₂(g)   ΔH₁＝＋206.1 kJ/mol

② CH₄(g)＋CO₂(g)2CO(g)＋2H₂(g)  ΔH₂＝＋247.3 kJ/mol

③ CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)    ΔH₃

請回答下列問題：

⑴ 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5 min內， v(H₂)＝  ▲  ；10 min時，改變的外界條件可能是  ▲  。

⑵ 如圖2所示，在甲、乙兩容器中分別充入等物質的量的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。已知甲容器中CH₄的轉化率隨時間變化的圖像如圖3所示，請在圖3中畫出乙容器中CH₄的轉化率隨時間變化的圖像。

⑶ 反應③中ΔH₃＝  ▲  。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
0.5 mol	8.5 mol	2.0 mol	2.0 mol

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

（1）0.3 mol/(L·min)   升高溫度

（2）

（3）－41.2 kJ/mol   a

解析:

本題以從甲烷得到合成氣的3個反應為載體，考查學生對化學反應速率、化學平衡常數、化學平衡的移動、蓋斯定律計算反應熱等基本理論知識的掌握情況，以及應用相關知識解決實際問題的能力，具有一定的綜合性。

⑴應根據圖像先計算CH₄的平均反應速率，再計算H₂的生成速率。10 min時，改變的條件不可能是增大容器體積，否則改變條件的瞬間CH₄濃度應減小。改變的條件可能是升高溫度（或充入水蒸氣）。

（2）甲容器反應開始后壓強增大，乙容器壓強不變、體積增大，可看成是由甲容器減壓得到，乙容器的反應速率慢、CH₄轉化率大。

（3）將反應①減去反應②即可得到反應③的反應熱，根據濃度商小于平衡常數可以判斷反應向正反應方向進行。v(正)＞v(逆)