Question

【題目】隨著科技進步和人類環保意識的增強，如何利用CO2已經成為世界各國特別關注的問題。

已知：CO2與CH4經催化重整制得合成氣：CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g) △H

（1）降低溫度，該反應速率會_______________（填“增大”或“減小”）；一定壓強下，由最穩定單質生1 mol化合物的焓變為該物質的摩爾生成焓。已知CO2（g）、CH4（g）、CO（g）的摩爾生成焓分別為-395 kJ/mol、-74.9 kJ/mol、-110.4 kJ/mol。則上述重整反應的ΔH=____________kJ/mol。

（2）T1℃時，在兩個相同剛性密閉容器中充入CH4和CO2分壓均為20 kPa，加入催化劑Ni/α-Al2O3并分別在T1℃和T2℃進行反應，測得CH4轉化率隨時間變化如圖Ⅰ所示。

①A點處v正_______B點處（填“＜”、“＞”或“=”）

②研究表明CO的生成速率v生成（CO）=1.3×10-2·p（CH4）·p（CO2）mol·g-1·s-1，A點處v生成（CO）=__________mol·g-1·s-1。

（3）上述反應達到平衡后，若改變某一條件，下列變化能說明平衡一定正向移動的是________________（填代號）。

A.正反應速率增大 B.生成物的百分含量增大 C.平衡常數K增大

（4）其他條件相同，在甲、乙兩種不同催化劑作用下，相同時間內測得CH4轉化率與溫度變化關系如圖Ⅱ，C點___________________（填“可能”、“一定”或“一定未”）達到平衡狀態，理由是_____________；CH4的轉化率b點高于a點的可能原因是_________________________________。

Answer 1

【答案】減小 +249.1 > 1.872 C 一定未 催化劑不會改變平衡轉化率，乙催化劑c點未與甲催化劑同樣溫度的點相交，轉化率不相等，說明c點不是平衡轉化率 b和a兩點反應都未達平衡，b點溫度高，反應速率快，相同時間內轉化率高（或其它合理答案）

【解析】

（1）降低溫度，降低反應混合物中分子所具有的能量；

反應焓變△H=生成物的反應焓之和-反應物的反應焓之和；

（2）①根據圖Ⅰ，T1的溫度高于T2，速率大；

②由圖，A點甲烷的轉化率為40%，算出分壓，代入公式計算；

（3）A.正反應速率增大，如逆速率同等程度地增加，平衡不移動；

B.向反應體系中投入某生成物，生成物的百分含量增大，但平衡逆向移動；

C.平衡常數K增大，平衡正向進行的程度增大；

（4）其他條件相同，在甲、乙兩種不同催化劑作用下，相同時間內測得CH4轉化率與溫度變化關系如圖Ⅱ，C點一定未達到平衡狀態，理由是催化劑不會改變平衡轉化率，乙催化劑c點未與甲催化劑同樣溫度的點相交，轉化率不相等，說明c點不是平衡轉化率；

CH4的轉化率b點高于a點的可能原因是：b和a兩點反應都未達平衡，b點溫度高，反應速率快，相同時間內轉化率高（或其它合理答案）。

（1）降低溫度，降低反應混合物中分子所具有的能量，該反應速率會減小；

CH 4（g）與CO 2（g）反應生成CO（g）和H 2（g）的方程式：CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g），CO2（g）、CH4（g）、CO（g）的摩爾生成焓分別為-395 kJ/mol、-74.9 kJ/mol、-110.4 kJ/mol。根據此定義，穩定單質的摩爾生成焓為0，反應焓變△H=2×（-110.4KJ·mol－1）-[（-395KJ·mol－1）+（-74.9KJ·mol－1）]=+249.1kJ·mol－1，反應的熱化學方程式為：CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g）△H=+249.1kJ·mol－1。

（2）①根據圖Ⅰ，T1的溫度高于T2，A點處v正>B點處；

②由圖，A點甲烷的轉化率為40%，結合方程式CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g），p（CH4）=20KPa×（1-40%）=12kPa=p（CO2），CO的生成速率v生成（CO）=1.3×10-2·p（CH4）·p（CO2）mol·g-1·s-1，A點處v生成（CO）=1.3×10-2×12×12mol·g-1·s-1=1.872mol·g-1·s-1。

（3）A.正反應速率增大，如逆速率同等程度地增加，平衡不移動，故A不符；

B.向反應體系中投入某生成物，生成物的百分含量增大，但平衡逆向移動，故B不符；

C.平衡常數K增大，平衡正向進行的程度增大，故C符合；

故選C。

（4）其他條件相同，在甲、乙兩種不同催化劑作用下，相同時間內測得CH4轉化率與溫度變化關系如圖Ⅱ，C點一定未達到平衡狀態，理由是催化劑不會改變平衡轉化率，乙催化劑c點未與甲催化劑同樣溫度的點相交，轉化率不相等，說明c點不是平衡轉化率；

CH4的轉化率b點高于a點的可能原因是：b和a兩點反應都未達平衡，b點溫度高，反應速率快，相同時間內轉化率高（或其它合理答案）。