Question

（1）工業(yè)上可利用“甲烷蒸氣轉(zhuǎn)化法”生產(chǎn)氫氣，反應(yīng)為甲烷和水蒸氣在高溫和催化劑存在的條件下生成一氧化碳和氫氣，有關(guān)反應(yīng)的能量變化如圖1：

圖1

則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式_____________________________________。

（2）已知溫度、壓強(qiáng)對甲烷平衡含量的影響如圖2，請回答：

 

圖2                                圖3

①圖26-2中a、b、c、d四條曲線中的兩條代表壓強(qiáng)分別為1Mpa、2Mpa時(shí)甲烷含量曲線，其中表示1Mpa的是________。

②該反應(yīng)的平衡常數(shù)：600 ℃時(shí)________700 ℃(填“>”“<”或“＝”)。

③已知：在700 ℃，1 MPa時(shí)，1 mol CH4與1 mol H2O在1 L的密閉容器中反應(yīng)，6min達(dá)到平衡(如圖3)，此時(shí)CH4的轉(zhuǎn)化率為________________，該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為______________(結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后一位數(shù)字)。

④從圖3分析，由第一次平衡到第二次平衡，平衡移動的方向是_____________(填“向正反應(yīng)方向”或“向逆反應(yīng)方向”)，采取的措施可能是_____________________。

（3）以N2、H2為電極反應(yīng)物，以HCl－NH4Cl為電解質(zhì)溶液制造新型燃料電池，放電過程中，溶液中銨根離子濃度逐漸增大。寫出該電池的正極反應(yīng)式：_________________。

Answer 1

【答案】   

（1）CH4(g)+H2O(g) CO2(g)+3H2(g)     △H =+161.1KJ/mol    （2分）

（2）① a   （2分）     ② ﹤  （2分）   ③80℅（2分）   276.5mol2· L-2 （2分）

④逆（1分 將容器體積縮小為原來的1/2 或加入等量的氫氣（2分）

（3）N2+6e-+8H+==2NH4+ （2分）

【命題立意】本題考查熱化學(xué)方程式，化學(xué)平衡的建立及其影響因素，原電池工作原理；

【解析】

（1）、圖1所示反應(yīng)熱化學(xué)方程式為：H2(g)+1/2 O2(g)→ H2O(g)  △H1=-241.8 KJ/mol ①

2CH4(g) +3O2(g)→2CO(g) +4H2O(g)  △H2=-563.4KJ/mol ②,甲烷和水蒸氣在高溫和催化劑存在的條件下生成一氧化碳和氫氣的方程式為：CH4（g）+H2O（g） CO（g）+3H2（g）③，則③=②-3×①，根據(jù)蓋斯定律，有△H3=△H2-3×△H1=-564.3+3×241.8= +161.1KJ/mol，故該反應(yīng)熱化學(xué)方程式為：CH4(g)+H2O(g) CO2(g)+3H2(g)   △H =+161.1KJ/mol；(2)、①對于吸熱反應(yīng)，壓強(qiáng)一定時(shí)，升高溫度，平衡正向移動，甲烷含量應(yīng)減少，故排除曲線c、d；溫度一定時(shí)，增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動，甲烷含量將增加，故曲線a表示1MPa時(shí)的甲烷含量曲線；②吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動，K值增大，故K(600 ℃)﹤K(700 ℃)；

③根據(jù)題目所給數(shù)據(jù)對反應(yīng)建立三段式過程分析，則
               CH4（g）+H2O（g） CO（g）+3H2（g）

起始（mol/L）   1       1           0       0

轉(zhuǎn)化（mol/L）   0.8    0.8          0.8     2.4

平衡（mol/L）   0.2    0.2          0.8     2.4      故可知：CH4的轉(zhuǎn)化率為80%，

平衡常數(shù)K=c(CO)·c(H2)3/c(CH4)c(H2O)=0.8×2.43/0.2×0.2=276.5；④、從圖3分析，第7min時(shí)，H2濃度瞬間由2.4mol/L增大為4.8mol/L，且隨著反應(yīng)的進(jìn)行濃度不斷減小，可知平衡在向逆向移動，改變的條件可能是加入等量的氫氣或?qū)⑷萜黧w積縮小為原來的1/2 ；(3)電池放電時(shí)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，由溶液中銨根離子濃度逐漸增大可知，正極N2得到電子被還原為NH4+，電極方程式為：N2+6e-+8H+==2NH4+；