Question

【題目】CH4和H2O（g）可發(fā)生催化重整反應(yīng)：CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）。

（1）每消耗8g CH4轉(zhuǎn)移的電子的數(shù)目為________________。

（2）已知：①2CO（g）+O2（g）=2CO2（g） △H1=akJ·mol－1

②CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）△H2=bkJ·mol－1

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

④CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g） △H4

由此計算△H4=_____________kJ·mol－1。

（3）T℃時，向1L恒容密閉容器中投入1molCH4和1molH2O（g），發(fā)生反應(yīng)：CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g），經(jīng)過tmin，反應(yīng)達到平衡。已知平衡時，c（CH4）=0.5mol·L－1。

①0～tmin內(nèi)，該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v（H2）=___________。

②T℃時，該反應(yīng)的甲烷的轉(zhuǎn)化率是_________。

③下列表述能作為反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是_____________。

a.反應(yīng)速率v(CH4)：v(H2) =1：3 b．各組分的物質(zhì)的量濃度不再改變

c.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變 d．混合氣體的密度不變

e.單位時間內(nèi)生成n molH2O的同時，生成3n mol H2 f．單位時間內(nèi)4mol C—H鍵斷裂的同時2mol O—H鍵也斷裂

Answer 1

【答案】3NAc+3b－2amol·L－1·min·－10.5bce；

【解析】

（1）消耗8gCH4轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為mol=3mol，即轉(zhuǎn)移電子個數(shù)為3NA；（2）根據(jù)蓋斯定律，依據(jù)目標(biāo)反應(yīng)方程式應(yīng)得出：③＋3×②－2×①，即△H=(c＋3b－2a)kJ·mol－1；（3）CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）

起始：1 1 0 0

變化：0.5 0.5 0.5 1.5

平衡：0.5 0.5 0.5 1.5 根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)學(xué)表達式，v(H2)= mol/(L·min)= mol/(L·min)；②甲烷的轉(zhuǎn)化率為0.5/1×100%=50%或甲烷的轉(zhuǎn)化率為0.5；③a、沒有指明速率的方向，故a錯誤；b、根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的定義，各組分物質(zhì)的量濃度不再改變，說明反應(yīng)達到平衡，故b正確；c、根據(jù)M=m/n，組分都是氣體，則氣體質(zhì)量不變，向正反應(yīng)方向進行，氣體物質(zhì)的量增大，因此當(dāng)M不再改變，說明反應(yīng)達到平衡，故c正確；d、根據(jù)ρ=m/V，組分都是氣體，則氣體質(zhì)量保持不變，容器為恒容狀態(tài)，因此密度不變，不能說明反應(yīng)達到平衡，故d錯誤；e、生成nmolH2O，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行，生成3nmolH2，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行，且兩者物質(zhì)的量之比等于系數(shù)之比，故e正確；f、斷裂C－H鍵和斷裂O－H鍵反應(yīng)都是向正反應(yīng)方向進行，故f錯誤。