Question

【題目】CO2是一種廉價(jià)的碳資源，其綜合利用具有重要意義。CO2與CH4經(jīng)催化重整，制得合成氣：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。

(1)已知上述反應(yīng)中相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下：

化學(xué)鍵	C-H	C=O	H-H	C≡O(shè)(CO)
鍵能/kJ·mol-1	413	745	436	1075

則該反應(yīng)的△H=______kJ·mol－1。

(2)為了加快該反應(yīng)的速率，可以進(jìn)行的措施是（_____）。

A．恒溫恒壓下，按原比例充入CH4、CO2

B．恒溫下，縮小容器體積

C．增大反應(yīng)物與催化劑的接觸面積

D．降低溫度

(3)恒溫下，向2L體積恒定的容器中充入一定量的CO2、CH4，使其在催化劑作用下進(jìn)行反應(yīng)，經(jīng)tmin后，測(cè)得CO有amol，則v(CO2)=______。下列各項(xiàng)能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡的是（______）。

A．容器內(nèi)氣體密度保持一定 B．容器內(nèi)CO2、CH4的濃度之比為1∶1

C．該反應(yīng)的正反應(yīng)速率保持一定 D．容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)保持一定

(4)用甲烷作燃料的堿性燃料電池中，電極材料為多孔惰性金屬電極，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為_______________。

Answer 1

【答案】 +120 BC a/4tmol/(L·mim) CD CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O

【解析】（1）ΔH＝反應(yīng)物的化學(xué)鍵鍵能總和－生成物的化學(xué)鍵鍵能總和；

（2）根據(jù)外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響分析；

（3）根據(jù)v＝△c/△t計(jì)算；根據(jù)平衡狀態(tài)的特征解答；

（4）燃料電池中燃料在負(fù)極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)。

（1）根據(jù)方程式結(jié)合鍵能可知該反應(yīng)的△H=（4×413+2×745－2×1075－2×436）kJ/mol＝+120 kJ/mol。

（2）A．恒溫恒壓下，按原比例充入CH4、CO2，則反應(yīng)物濃度不變，反應(yīng)速率不變，A錯(cuò)誤；B．恒溫下，縮小容器體積反應(yīng)物濃度增大，反應(yīng)速率加快，B正確；C．增大反應(yīng)物與催化劑的接觸面積可以加快反應(yīng)速率，C正確；D．降低溫度反應(yīng)速率減小，D錯(cuò)誤；答案選BC。

（3）恒溫下，向2L體積恒定的容器中充入一定量的CO2、CH4，使其在催化劑作用下進(jìn)行反應(yīng)，經(jīng)tmin后，測(cè)得CO有amol，則根據(jù)方程式可知消耗二氧化碳是0.5amol，濃度是a/4 mol·L－1，所以v(CO2)＝a/4t mol/(L·mim)。在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時(shí)（但不為0），反應(yīng)體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài)，稱為化學(xué)平衡狀態(tài)。則A．密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應(yīng)過程中質(zhì)量和容積始終是不變的，則容器內(nèi)氣體密度保持一定不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A錯(cuò)誤；B．容器內(nèi)CO2、CH4的濃度之比為1∶1不能說明正逆反應(yīng)速率相等，不一定處于平衡狀態(tài)，B錯(cuò)誤；C．該反應(yīng)的正反應(yīng)速率保持一定說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，C正確；D．正反應(yīng)體積增大，則容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)保持一定說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，D正確。答案選CD。

（4）用甲烷作燃料的堿性燃料電池中，負(fù)極是甲烷發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，因此電極反應(yīng)式為CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O。