Question

（16分）實現(xiàn)反應CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)，△H0，對減少溫室氣體排放和減緩燃料危機具有重要意義。

（1）已知：① 2CO(g)+O2(g)＝2CO2(g) △H1＝－566 kJ·mol－1

② 2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g) △H2＝－484 kJ·mol－1

③ CH4(g)+2O2(g)＝CO2(g)+2H2O(g) △H3＝－802 kJ·mol－1

則△H0＝ kJ·mol－1

（2）在密閉容器中，通入2.5mol的CH4與2.5mol CO2，一定條件下發(fā)生反應：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)，測得CH4的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖。

據(jù)圖可知，p1、p2、 p3、p4由大到小的順序 。

（3）CO和H2還可以通過反應C(s)+H2O(g)CO(g)+H2 (g) 制取。

① 在恒溫恒容下，若從反應物出發(fā)建立平衡，已達到平衡的是

A．體系壓強不再變化 B．CO與H2的物質的量之比為1:1

C．混合氣體的密度保持不變 D．每消耗1mol H2O(g)的同時生成1mol H2

② 恒溫下，在2L的密閉容器中同時投入四種物質，10min時達到平衡，測得容器中有1mol H2O(g)、1mol CO(g)、2molH2(g)和2molC(s)，反應的平衡常數(shù)K= 。

若此時增大壓強，平衡將向 (填“正”、“逆”)反應方向移動，t1min時達到新的平衡。

③ 請畫出增大壓強后10min～t1min時容器中H2物質的量n隨時間變化的曲線圖。

Answer 1

（1）+248 （３分，無“+”不扣分） ；

（2）P4> P3> P2> P1（3分）；

（3）① AC（４分,填一個對的給2分）;

② 1mol/L（2分,無單位不扣分）；逆（2分）

③

（2分，曲線右下端若連接到十字交叉點的不給分）

【解析】

試題分析：（1）由蓋斯定律，③-②-①得反應：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H0：

故：△H0＝△H3－△H2－△H1＝－802 kJmol－1＋484 kJmol－1＋566 kJmol－1＝＋248kJmol－1。（2）①、由圖像可知，相同條件下，p4、p3、p2、p1的CH4的轉化率依次增大，又因為H4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)為氣體分子數(shù)增加的反應，所以在溫度不變的條件下，減壓化學平衡正向移動，CH4的轉化率增大，所以p4＞p3＞p2＞p1。（3） 通過反應C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)制取CO和H2：①A、因為反應在恒溫恒容條件下反應，而反應為氣體分子數(shù)增加的反應，若化學反應不平衡，壓強會增大，若體系壓強不變，則可說明達到了平衡狀態(tài)；故A正確。B、反應開始加入C(s)和H2O(g)可知反應完全正向建立平衡，由化學方程式可知生成的CO和H2的物質的量是相等的，也就是說任意時刻H2與CO的物質的量之比總為1:1，所以當H2與CO的物質的量之比為1:1時不能確定是否達到平衡狀態(tài)；故B錯誤。C、由方程式可知該反應為固體生成氣體的反應，隨著反應的進行，氣體的質量增加，但體積不變，所以密度增大，當氣體密度不變時，則說明反應達到了平衡狀態(tài)；故C正確。D、消耗1mol H2O(g)表示的為正反應速率，生成1mol H2表示的仍為正反應速率，無法確定正反應速率與逆反應速率是否相等，所以無法確定是否達到平衡。故D錯誤。綜上所述可以說明反應達到平衡的為AC。②、恒溫下，在2L的密閉容器中同時投入四種物質，10min時達到平衡，測得容器中有1mol H2O(g)、1mol CO(g)、2molH2(g)和2molC(s)，可得各氣體物質的平衡濃度分別為：c(H2O)=1/2mol/L、c(CO)=1/2mol/L、c(H2)=1mol/L，則該反應的平衡常數(shù)：K=c(CO)×c(H2)/c(H2O)=1mol/L若此時加壓，平衡向著氣體分子數(shù)減小的方向即逆反應方向移動；③、在第10分鐘時氫氣的物質的量為2mol，隨著化學反應的逆向移動，氫氣的物質的量逐漸減小。但由于可逆反應不能進行到底，再次達平衡時氫氣的物質的量應大于1mol。故圖像為

考點：能正確書寫熱化學方程式，能根據(jù)蓋斯定律進行有關反應熱的簡單計算。理解化學平衡和化學平衡常數(shù)的含義，能用化學平衡常數(shù)進行簡單計算。理解濃度、溫度、壓強、催化劑等對化學平衡影響的一般規(guī)律。