Question

（14分）研究CO₂與CH₄的反應(yīng)使之轉(zhuǎn)化為CO和H₂，對(duì)減緩燃料危機(jī)，減少溫室效應(yīng)具有重要的意義。
（1）已知：①2CO(g)+O₂（g）＝2CO₂(g)　△H＝－566 kJ·mol^-1
               ②2H₂(g)+O₂（g）＝2H₂O(g)　△H＝－484kJ·mol^-1
               ③CH₄(g)+2O₂(g)＝CO₂(g)+2H₂O(g)　△H＝－802kJ·mol^-1
則CH₄(g)+CO₂(g)2CO(g)+2H₂(g)　△H＝　　kJ·mol^-1
（２）在密閉容器中通入物質(zhì)的量濃度均為0.1mol·Ｌ^-1的CH₄與CO₂，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)CH₄(g)+CO₂(g)2CO(g)+2H₂(g)，測(cè)得CH₄的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖所示。

?據(jù)圖可知，P₁、P₂、 P₃、P₄由大到小的順序　　。
?在壓強(qiáng)為P₄、1100℃的條件下，該反應(yīng)5min時(shí)達(dá)到平衡點(diǎn)X，則用CO表示該反應(yīng)的速率為       。該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)為       。　
（3）CO和H₂在工業(yè)上還可以通過反應(yīng)C(s)+H₂O(g) CO(g)+H₂ (g)來制取。
①在恒溫恒容下，如果從反應(yīng)物出發(fā)建立平衡，可認(rèn)定平衡已達(dá)到的是       

A．體系壓強(qiáng)不再變化	B．H2與CO的物質(zhì)的量之比為1 ：1
C．混合氣體的密度保持不變	D．氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量為15，且保持不變

② 在某密閉容器中同時(shí)投入四種物質(zhì)，2min時(shí)達(dá)到平衡，測(cè)得容器中有1mol H₂O(g)、1mol CO(g)、
2.2molH₂(g)和一定量的C(s)，如果此時(shí)對(duì)體系加壓，平衡向    （填“正”或“逆”）反應(yīng)方向移動(dòng)，第5min時(shí)達(dá)到新的平衡，請(qǐng)?jiān)谙聢D中畫出2～5min內(nèi)容器中氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量的變化曲線。

Answer 1

（1）+248       
（2）①P₄> P₃> P₂> P₁；②0.032mol?L^-1?min^-1 ； 1.64 ；（3）① AC    ② 逆

試題分析：（1）③－①－②，整理可得CH₄(g)+CO₂(g)2CO(g)+2H₂(g)　△H＝+248KJ/mol。（2）①據(jù)圖可知，甲烷在P₁、P₂、 P₃、P₄的轉(zhuǎn)化率的關(guān)系是P₁ > P₂> P₃> P₄。由于反應(yīng)CH₄(g)+CO₂(g) 2CO(g)+2H₂(g)的正反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)，根據(jù)平衡移動(dòng)原理，減小壓強(qiáng)，平衡向氣體體積增大的反應(yīng)方向即向正反應(yīng)方向移動(dòng)。所以這幾種條件下的壓強(qiáng)由大到小的順序P₄> P₃> P₂> P₁。②在壓強(qiáng)為P₄、1100℃的條件下，該反應(yīng)5min時(shí)達(dá)到平衡點(diǎn)X，此時(shí)甲烷的轉(zhuǎn)化率為80%，所以c(CO)=2×0.08=0.16mol/L則v(CO)=" 0.016mol/L÷5min=0.032mol/(L·min)." 該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)為.(3)① A．由于該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積不等的反應(yīng)，若反應(yīng)未達(dá)到平衡，則容器的壓強(qiáng)就要發(fā)生變化，所以體系壓強(qiáng)不再變化，能證明反應(yīng)達(dá)到平衡。正確。B．在任何時(shí)刻都存在關(guān)系：H₂與CO的物質(zhì)的量之比為1 ：1，因此不能作為判斷平衡的標(biāo)志。錯(cuò)誤。C．由于反應(yīng)物有固體參加，若反應(yīng)未達(dá)到平衡，則氣體的密度就要增大或減小，若達(dá)到平衡，氣體的密度就不會(huì)發(fā)生變化。因此混合氣體的密度保持不變可以證明反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志。正確。D. 若氣體完全是CO與氫氣，由于生成的二者的物質(zhì)的量的比為1:1，氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量為15，若氣體完全是水蒸氣，則氣體的相對(duì)分子質(zhì)量為18，由于可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)是三者的共同體，所以氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量應(yīng)該在15～18，且保持不變。錯(cuò)誤。②對(duì)于C(s)+H₂O(g) CO(g)+H₂ (g)，若增大壓強(qiáng)，根據(jù)平衡移動(dòng)原理，應(yīng)該向氣體體積減小的方向就是向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。在第2分鐘時(shí)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量為：。第5min時(shí)達(dá)到新的平衡，假如生成物完全轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，則混合氣體的物質(zhì)的量減小1mol,質(zhì)量減輕12g,所以混合氣體的相對(duì)分子質(zhì)量不變，的平均相對(duì)分子質(zhì)量仍然是12。2～5min內(nèi)容器中氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量的變化曲線如圖：
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