Question

（14分）研究CO₂與CH₄的反應使之轉化為CO和H₂，對減緩燃料危機，減少溫室效應具有重要的意義。
（1）已知：①2CO(g)+O₂（g）＝2CO₂(g)　△H＝－566 kJ·mol^-1
               ②2H₂(g)+O₂（g）＝2H₂O(g)　△H＝－484kJ·mol^-1
               ③CH₄(g)+2O₂(g)＝CO₂(g)+2H₂O(g)　△H＝－802kJ·mol^-1
則CH₄(g)+CO₂(g)2CO(g)+2H₂(g)　△H＝　　kJ·mol^-1
（２）在密閉容器中通入物質的量濃度均為0.1mol·Ｌ^-1的CH₄與CO₂，在一定條件下發生反應CH₄(g)+CO₂(g)2CO(g)+2H₂(g)，測得CH₄的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如下圖所示。

?據圖可知，P₁、P₂、 P₃、P₄由大到小的順序　　。
?在壓強為P₄、1100℃的條件下，該反應5min時達到平衡點X，則用CO表示該反應的速率為       。該溫度下，反應的平衡常數為       。　
（3）CO和H₂在工業上還可以通過反應C(s)+H₂O(g) CO(g)+H₂ (g)來制取。
①在恒溫恒容下，如果從反應物出發建立平衡，可認定平衡已達到的是       

A．體系壓強不再變化	B．H2與CO的物質的量之比為1 ：1
C．混合氣體的密度保持不變	D．氣體平均相對分子質量為15，且保持不變

② 在某密閉容器中同時投入四種物質，2min時達到平衡，測得容器中有1mol H₂O(g)、1mol CO(g)、
2.2molH₂(g)和一定量的C(s)，如果此時對體系加壓，平衡向    （填“正”或“逆”）反應方向移動，第5min時達到新的平衡，請在下圖中畫出2～5min內容器中氣體平均相對分子質量的變化曲線。

Answer 1

（1）+248       
（2）①P₄> P₃> P₂> P₁；②0.032mol?L^-1?min^-1 ； 1.64 ；（3）① AC    ② 逆

試題分析：（1）③－①－②，整理可得CH₄(g)+CO₂(g)2CO(g)+2H₂(g)　△H＝+248KJ/mol。（2）①據圖可知，甲烷在P₁、P₂、 P₃、P₄的轉化率的關系是P₁ > P₂> P₃> P₄。由于反應CH₄(g)+CO₂(g) 2CO(g)+2H₂(g)的正反應是氣體體積增大的反應，根據平衡移動原理，減小壓強，平衡向氣體體積增大的反應方向即向正反應方向移動。所以這幾種條件下的壓強由大到小的順序P₄> P₃> P₂> P₁。②在壓強為P₄、1100℃的條件下，該反應5min時達到平衡點X，此時甲烷的轉化率為80%，所以c(CO)=2×0.08=0.16mol/L則v(CO)=" 0.016mol/L÷5min=0.032mol/(L·min)." 該溫度下，反應的平衡常數為.(3)① A．由于該反應是反應前后氣體體積不等的反應，若反應未達到平衡，則容器的壓強就要發生變化，所以體系壓強不再變化，能證明反應達到平衡。正確。B．在任何時刻都存在關系：H₂與CO的物質的量之比為1 ：1，因此不能作為判斷平衡的標志。錯誤。C．由于反應物有固體參加，若反應未達到平衡，則氣體的密度就要增大或減小，若達到平衡，氣體的密度就不會發生變化。因此混合氣體的密度保持不變可以證明反應達到平衡的標志。正確。D. 若氣體完全是CO與氫氣，由于生成的二者的物質的量的比為1:1，氣體平均相對分子質量為15，若氣體完全是水蒸氣，則氣體的相對分子質量為18，由于可逆反應達到平衡狀態時是三者的共同體，所以氣體的平均相對分子質量應該在15～18，且保持不變。錯誤。②對于C(s)+H₂O(g) CO(g)+H₂ (g)，若增大壓強，根據平衡移動原理，應該向氣體體積減小的方向就是向逆反應方向移動。在第2分鐘時混合氣體的平均相對分子質量為：。第5min時達到新的平衡，假如生成物完全轉化為反應物，則混合氣體的物質的量減小1mol,質量減輕12g,所以混合氣體的相對分子質量不變，的平均相對分子質量仍然是12。2～5min內容器中氣體平均相對分子質量的變化曲線如圖：
。