Question

【題目】隨著環保意識增強，清潔能源越來越受到人們關注。

（1）甲烷是一種理想的潔凈燃料。已知：CH4（g）+2O2（g）= CO2（g）+ 2H2O（g）；△H= -802.3kJ·mol-1 H2O（1）=H2O（g），△H =+44.0kJ·mol-l

寫出常溫常壓下甲烷完全燃燒的熱化學方程式____，計算4.8g甲烷氣體完全燃燒生成液態水，放出熱量為____kJ。

（2）利用甲烷與水反應制備氫氣，因原料廉價，具有推廣價值。該反應為CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）△H=+206.lkJ·mol-l。

①800℃時，反應的化學平衡常數K=l.0，某時刻測得該溫度下密閉容器中各物質的物質的量濃度如下表。

CH4	H2O	CO	H2
3.0 molL1	8.5 molL1	2.0 molL1	2.0 molL1

則此時正、逆反應速率的關系是正反應速率____逆反應速率。（填“＞”、“＜”、“＝”）

②為了探究溫度、壓強對上述化學反應速率的影響，某同學設計了以下三組對比實驗（溫度為360℃或480℃、壓強為101 kPa或303 kPa，其余實驗條件見下表）。

實驗序號	溫度/℃	壓強/kPa	CH4初始濃度/ molL1	H2O初始濃度/ molL1
1	360	p	2.00	6.80
2	t	101	2.00	6.80
3	360	101	2.00	6.80

表中t=___，P=____；設計實驗2、3的目的是____；實驗l、2、3中反應的化學平衡常數的大小關系是____（用K1、K2、K3表示）。

Answer 1

【答案】CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) △H=－890.3kJ·mol－1 267.09kJ > 480℃ 303kPa 探究溫度對反應速率的影響 K2>K1=K3

【解析】

（1）考查熱化學反應方程式的計算，①CH4（g）+2O2（g）= CO2（g）+ 2H2O（g），②H2O（1）=H2O（g），常溫常壓下，甲烷燃燒后，水以液態形式存在，即熱化學反應方程式應為①－2×②，得出CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) △H=(－802.3－2×44.0)kJ·mol－1=－890.3kJ·mol－1；4.8g甲烷氣體燃燒生成液態水時放出的熱量為4.8g×890.3kJ·mol－1/16g·mol－1=267.09kJ；

（2）①考查化學平衡常數的計算，Qc==≈0.627<1，說明化學反應向正反應方向進行，即正反應速率>逆反應速率；

②本實驗探究溫度、壓強對上述反應速率的影響，根據影響化學反應速率的因素，要求其他條件不變，根據表中數據3、2應探究溫度對反應速率的影響，因此t=480℃，1、3應探究壓強對反應速率的影響，即p=303kPa，化學平衡常數只受溫度的影響，該反應為吸熱反應，升高溫度，平衡向正反應方向移動，即化學平衡常數增大，即K2>K1=K3。