Question

【題目】為解決“溫室效應(yīng)”日趨嚴(yán)重的問(wèn)題，科學(xué)家們不斷探索CO2的捕獲與資源化處理方案，利用CH4捕獲CO2并轉(zhuǎn)化為CO和H2混合燃料的研究成果已經(jīng)“浮出水面”。

已知：①CH4(g)十H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H1=+206.4kJ/mol

②CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H2=-41.2kJ/mol

T1℃時(shí)，在2L恒容密閉容器中加入2molCH4和1molCO2，并測(cè)得該研究成果實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

時(shí)間/s	0	10	20	30	40	50	60
CO2/mol	1	0.7	0.6	0.54	0.5	0.5	0.5
H2/mol	0	0.6	0.8	0.92	1	1	1

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)該研究成果的熱化學(xué)方程式③CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H=__。

(2)30s時(shí)CH4的轉(zhuǎn)化率為__，20~40s，v(H2)=__。

(3)T2℃時(shí)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為1.5，則T2__T1(填“>”“=”或“<”。)

(4)T1℃時(shí)反應(yīng)③達(dá)到平衡的標(biāo)志為__。

A．容器內(nèi)氣體密度不變

B．體系壓強(qiáng)恒定

C．CO和H2的體積分?jǐn)?shù)相等且保持不變

D．2v(CO)逆=v(CH4)正

(5)上述反應(yīng)③達(dá)到平衡后，其他條件不變，在70s時(shí)再加入2molCH4和1molCO2，此刻平衡的移動(dòng)方向?yàn)?/span>__(填“不移動(dòng)”“正向”或“逆向")，重新達(dá)到平衡后，CO2的總轉(zhuǎn)化率比原平衡__(填“大”“小”或“相等”)。

(6)由圖可知反應(yīng)在t1、t2、t3時(shí)都達(dá)到了平衡，而在t2、t4、t8時(shí)都改變了條件，試判斷t2時(shí)改變的條件可能是__。若t4時(shí)降低溫度，t5時(shí)達(dá)到平衡，t6時(shí)增大了反應(yīng)物濃度，請(qǐng)補(bǔ)t4~t6時(shí)逆反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系曲線___。

Answer 1

【答案】+247.6kJ/mol 23% 0.005mol/(Ls) > BC 正向 小 加壓或增大生成物濃度

【解析】

已知：①CH4(g)十H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H1=+206.4kJ/mol

②CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H2=-41.2kJ/mol

(1)利用蓋斯定律，將①-②，可得出熱化學(xué)方程式③CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H。

(2)利用三段式，建立各物質(zhì)的起始量、變化量與平衡量的關(guān)系，可得出30s時(shí)CH4的轉(zhuǎn)化率，20~40s的v(H2)。

(3)利用三段式，可求出T1時(shí)的化學(xué)平衡常數(shù)，與T2時(shí)進(jìn)行比較，得出T2與T1的關(guān)系。

(4)A．氣體的質(zhì)量不變，容器的體積不變，則容器內(nèi)氣體密度始終不變；

B．容器的體積不變，氣體的分子數(shù)隨反應(yīng)進(jìn)行而發(fā)生變化；

C．平衡時(shí)，CO和H2的體積分?jǐn)?shù)保持不變；

D．2v(CO)逆=v(CH4)正，方向相反，但數(shù)值之比不等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。

(5)利用濃度商與平衡常數(shù)進(jìn)行比較，可確定平衡移動(dòng)的方向；利用等效平衡原理，可確定CO2的總轉(zhuǎn)化率與原平衡時(shí)的關(guān)系。

(6)從圖中可以看出，改變某條件，此時(shí)逆反應(yīng)速率瞬間增大，但平衡逆向移動(dòng)，對(duì)溫度、壓強(qiáng)、濃度進(jìn)行驗(yàn)證，確定適宜的條件。并畫(huà)出坐標(biāo)圖。

已知：①CH4(g)十H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H1=+206.4kJ/mol

②CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H2=-41.2kJ/mol

(1)利用蓋斯定律，將①-②，可得出熱化學(xué)方程式③CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H=+247.6kJ/mol。答案為：+247.6kJ/mol；

(2)利用表中數(shù)據(jù)，建立如下三段式：

30s時(shí)，CH4的轉(zhuǎn)化率為=23%，20~40s的v(H2)== 0.005mol/(Ls)。答案為：23%；0.005mol/(Ls)；

(3)利用平衡時(shí)的數(shù)據(jù)，可求出T1時(shí)的化學(xué)平衡常數(shù)為=<1.5，則由T1到T2，平衡正向移動(dòng)，從而得出T2>T1。答案為：>；

(4)A．容器內(nèi)氣體密度始終不變，則密度不變時(shí)，不一定達(dá)平衡狀態(tài)，A不合題意；

B．氣體的分子數(shù)隨反應(yīng)進(jìn)行而發(fā)生改變，則壓強(qiáng)隨反應(yīng)進(jìn)行而改變，壓強(qiáng)不變時(shí)達(dá)平衡狀態(tài)，B符合題意；

C．平衡時(shí)，CO和H2的體積分?jǐn)?shù)保持不變，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，C符合題意；

D．2v(CO)逆=v(CH4)正，方向相反，但數(shù)值之比不等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，反應(yīng)未達(dá)平衡，D不合題意；

故選BC。答案為：BC；

(5)平衡時(shí)加入2molCH4和1molCO2，濃度商為Q==<，所以平衡正向移動(dòng)；加入2molCH4和1molCO2，相當(dāng)于原平衡體系加壓，平衡逆向移動(dòng)，CO2的總轉(zhuǎn)化率比原平衡小。答案為：正向；小；

(6)從圖中可以看出，t2時(shí)改變某條件，此時(shí)逆反應(yīng)速率瞬間增大，平衡逆向移動(dòng)，則此條件應(yīng)為加壓或增大生成物濃度。若t4時(shí)降低溫度，則平衡逆向移動(dòng)，v逆減小，t5時(shí)達(dá)到平衡，t6時(shí)增大了反應(yīng)物濃度，此時(shí)v逆不變，則t4~t6時(shí)逆反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系曲線為。答案為：加壓或增大生成物濃度；。