Question

【題目】（1）已知：＋H2(g)　ΔH＝＋124 kJ·mol－1，若反應體系達到平衡后，各物質的濃度在不同條件下(只改變一種條件)的變化狀況如圖所示(第10 min到14 min的濃度變化曲線未表示出)：

①第2 min反應溫度T(2)與第8 min反應溫度T(8)的高低：T(2)________(填“<”、“>”或“＝”)T(8)；第10 min時反應改變的條件是_______________________________。

②比較產物苯乙烯在2～3 min、5～6 min和12～13 min時平均反應速率[平均反應速率分別以v(2～3)、v(5～6)、v(12～13)表示]的大小___________。

（2）頁巖氣的主要成分為CH4，請回答下列問題：

①已知甲烷的燃燒熱為890 kJ/mol；N2與O2反應生成NO的過程如下：

2NO(g)

則CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝______kJ/mol。

②頁巖氣可用于生產合成氣(CO和H2)其反應的熱化學方程式為CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝206.2 kJ/mol。對于氣相反應，用各組分的平衡壓強(p)表示平衡常教(記作Kp)，則生產合成氣的Kp＝_____（寫出計算的表達式），你認為可同時提高化學反應速率和CH4轉化率的措施是 ______（答出一條即可）。

③在某一給定進料比的情況下，溫度、壓強對平衡時H2物質的量分數的影響如圖所示。

由圖可知，在相同溫度下，CH4的轉化率隨壓強的增大而________(填“增大”“減小”或“不變”)。若要達到H2的物質的量分數>65%，以下條件中最合適的是_________(填序號)。

a．600℃，0.2 MPa　　　　　　 b．600℃，0.9 MPa

c．700℃，0.9 MPa　　d．800℃，1.5 MPa

Answer 1

【答案】< 減小了的濃度 v（5~6）> v(2~3) = v(12~13) -1256kJ/mol 增加水蒸氣的濃度或升高溫度（合理答案答一條均可） 減小 a

【解析】

（1）①根據圖像變化推斷，②根據化學反應速率的定義判斷；

（2）①據圖寫出熱化學方程式，利用甲烷燃燒熱寫出熱化學方程式，再利用蓋斯定律，由已知熱化學方程式乘以適當的系數進行加減構造目標熱化學方程式，計算反應熱；

②CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）△H=206.2kJ/mol．用各組分的平衡壓強（p）表示平衡常教（記作Kp），Kp=；同時提高化學反應速率和CH4轉化率是增大反應速率平衡正向進行，據此選擇條件；

③圖象分析可知溫度不變隨壓強增大，氫氣質量分數減小，說明增大壓強平衡逆向進行，若要達到H2的物質的量分數>65%，壓強小溫度低的條件下氫氣質量分數大。

（1）由第2min反應溫度變為第8min反應溫度時，生成物濃度增大、反應物濃度減小，平衡向正反應方向移動，正反應是吸熱反應，升高溫度，平衡向正反應方向移動，所以T(2)＜T(8)；第10 min時苯乙烯的濃度瞬時減小，而另一種生成物H2的濃度卻瞬時不變，隨后逐漸增大，說明改變的條件為移出部分苯乙烯（或減小苯乙烯的濃度）；

故答案為：<；減小了的濃度；

②根據化學反應速率的定義，可知反應在2～3 min和12～13 min處于平衡狀態，苯乙烯的平均反應速率為0，在5～6min時，反應向正反應進行，故苯乙烯的平均反應速率為：v(5～6)＞v(2～3)=v(12～13)；

故答案為：v(5～6)＞v(2～3)=v(12～13)；

（2）①根據圖，舊鍵斷裂吸收能量為：945+498=1443 kJ/mol，放出能量為：2×630=1260kJ/mol，則熱化學方程式為①： 2NO(g)=O2(g)+N2(g) △H=(1260+1443)kJ/mol=183kJ/mol；

甲烷燃燒熱為890kJ/mol,可寫出熱化學方程式為②：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)，△H=890kJ/mol；

由蓋斯定律可知②+①×2，可得目標熱化學方程式，CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) △H=890kJ/mol+183/mol×2=1256kJmol1

故答案為：1256；

②CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H=206.2kJ/mol，用各組分的平衡壓強(p)表示平衡常教(記作Kp)，Kp=，反應為氣體體積增大的吸熱反應，增加水蒸氣的濃度，升高溫度可同時提高化學反應速率和CH4轉化率，

故答案為：；增加水蒸氣的濃度或升高溫度；

③由圖可知，在相同溫度下，氫氣質量分數在相同溫度下，壓強增大氫氣質量分數減小，說明增大壓強平衡逆向進行，CH4的轉化率隨壓強的增大而減小，若要達到H2的物質的量分數>65%，以下條件中最合適的是600℃，0.2MPa，故選a，

故答案為：減小； a。