Question

【題目】為解決“溫室效應”日趨嚴重的問題，科學家們不斷探索CO2的捕獲與資源化處理方案，利用CH4捕獲CO2并轉化為CO和H2混合燃料的研究成果已經“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，在2L恒容密閉容器中加入2molCH4和1molCO2，并測得該研究成果實驗數據如下：

時間/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

請回答下列問題：

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

(2)30s時CH4的轉化率為__，20~40s，v(H2)=__。

(3)T2℃時，該反應的化學平衡常數為1.5，則T2__T1(填“>”“=”或“<”。)

(4)T1℃時反應③達到平衡的標志為__。

A．容器內氣體密度不變

B．體系壓強恒定

C．CO和H2的體積分數相等且保持不變

D．2v(CO)逆=v(CH4)正

(5)上述反應③達到平衡后，其他條件不變，在70s時再加入2molCH4和1molCO2，此刻平衡的移動方向為__(填“不移動”“正向”或“逆向")，重新達到平衡后，CO2的總轉化率比原平衡__(填“大”“小”或“相等”)。

(6)由圖可知反應在t1、t2、t3時都達到了平衡，而在t2、t4、t8時都改變了條件，試判斷t2時改變的條件可能是__。若t4時降低溫度，t5時達到平衡，t6時增大了反應物濃度，請補t4~t6時逆反應速率與時間的關系曲線___。

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，可得出熱化學方程式③CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H。

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

(3)利用三段式，可求出T1時的化學平衡常數，與T2時進行比較，得出T2與T1的關系。

(4)A．氣體的質量不變，容器的體積不變，則容器內氣體密度始終不變；

B．容器的體積不變，氣體的分子數隨反應進行而發生變化；

C．平衡時，CO和H2的體積分數保持不變；

D．2v(CO)逆=v(CH4)正，方向相反，但數值之比不等于化學計量數之比。

(5)利用濃度商與平衡常數進行比較，可確定平衡移動的方向；利用等效平衡原理，可確定CO2的總轉化率與原平衡時的關系。

(6)從圖中可以看出，改變某條件，此時逆反應速率瞬間增大，但平衡逆向移動，對溫度、壓強、濃度進行驗證，確定適宜的條件。并畫出坐標圖。

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)利用表中數據，建立如下三段式：

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

(3)利用平衡時的數據，可求出T1時的化學平衡常數為=<1.5，則由T1到T2，平衡正向移動，從而得出T2>T1。答案為：>；

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

B．氣體的分子數隨反應進行而發生改變，則壓強隨反應進行而改變，壓強不變時達平衡狀態，B符合題意；

C．平衡時，CO和H2的體積分數保持不變，反應達平衡狀態，C符合題意；

D．2v(CO)逆=v(CH4)正，方向相反，但數值之比不等于化學計量數之比，反應未達平衡，D不合題意；

故選BC。答案為：BC；

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

(6)從圖中可以看出，t2時改變某條件，此時逆反應速率瞬間增大，平衡逆向移動，則此條件應為加壓或增大生成物濃度。若t4時降低溫度，則平衡逆向移動，v逆減小，t5時達到平衡，t6時增大了反應物濃度，此時v逆不變，則t4~t6時逆反應速率與時間的關系曲線為。答案為：加壓或增大生成物濃度；。