Question

【題目】天然氣的主要成分是甲烷，它是一種重要的化工原料。

（1）CH4與CO2經(jīng)催化反應(yīng)可制得合成氣：CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g） ΔH

已知：反應(yīng)1：CH4（g）=C（s）+2H2（g） ΔH1=+75kJ/mol

反應(yīng)2: 2CO（g）=C（s）+CO2（g） ΔH2=-172kJ/mol 則該催化反應(yīng)的ΔH=__________kJ/mol。

（2）工業(yè)上可用CO和H2合成二甲醚，其反應(yīng)為: 2CO（g）+4H2 （g）=CH3OCH3 （g）+H2O（g） ΔH=-204.7 kJ/mol 初始條件相同時(shí)，分別在A（恒溫）、B（絕熱）兩個(gè)容器內(nèi)反應(yīng)。反應(yīng)初始時(shí)兩容器的反應(yīng)速率A_______B（填“>”、“<”或“=”，下同）；平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率A_______B。

（3）工業(yè)上可用CO和H2合成甲醇，其反應(yīng)為CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g） ΔH=-90.1kJ·md。溫度T時(shí)，在容積為2L的某密閉容器中進(jìn)行上述反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中相關(guān)數(shù)據(jù)如圖所示。

①下列能表明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是__________。

a v（H2）=2v（CH3OH） b c（ CO）/c（ CH3OH）=7: 3時(shí)

c c（H2）/c（ CH3OH）=2: 1時(shí) d 容器中氣體的壓強(qiáng)不再變化

②該化學(xué)反應(yīng)10min內(nèi)生成CH3OH的反應(yīng)速率v（CH3OH）= __________。

③該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)為__________ （列出計(jì)算式即可） 。

④若其他條件不變時(shí),15mim時(shí)再向容器中加入2 mol CO和 x mol H2，平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率與原平衡相同，則x=__________。

Answer 1

【答案】+247 = > bd 0.03mol·L-1·min-1 1.2

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律可知：反應(yīng)1-反應(yīng)2得CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）；

（2）反應(yīng)初始時(shí)，兩容器中反應(yīng)物的濃度相同，溫度等相同，兩容器的反應(yīng)速率A=B；反應(yīng)放熱。B中溫度高，平衡逆向移動(dòng)，平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率A>B。

（3）①可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，同種物質(zhì)的正逆速率相等且保持不變，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化，該物理量由變化到不再變化說(shuō)明到達(dá)平衡；

②根據(jù)v= 計(jì)算；

③該反應(yīng)的平衡常數(shù)K= ；

④列出三段式，利用平衡常數(shù)不變計(jì)算。

（1）已知：反應(yīng)1：CH4（g）=C（s）+2H2（g） ΔH1=+75kJ/mol

反應(yīng)2: 2CO（g）=C（s）+CO2（g） ΔH2=-172kJ/mol

根據(jù)蓋斯定律可知：反應(yīng)1-反應(yīng)2得CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g） ΔH=ΔH1-ΔH2=+75kJ·mol－1-（-172kJ·mol－1）=+247kJ/mol；

故答案為：ΔH=+247kJ/mol。

（2）2CO（g）+4H2 （g）=CH3OCH3 （g）+H2O（g） ΔH=-204.7 kJ/mol 是放熱反應(yīng)，初始條件相同時(shí)，分別在A（恒溫）、B（絕熱）兩個(gè)容器內(nèi)反應(yīng)。反應(yīng)初始時(shí)，兩容器中反應(yīng)物的濃度相同，溫度等相同，兩容器的反應(yīng)速率A=B；反應(yīng)放熱。B中溫度高，平衡逆向移動(dòng)，平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率A>B。

故答案為：=；>;

（3）①a. v（H2）=2v（CH3OH）不能說(shuō)明正逆反應(yīng)速率關(guān)系，故a不選；

b.由圖 c（ CO）：c（ CH3OH）=1.4:0.6=7: 3時(shí)，是平衡時(shí)濃度比，故b選；

c .由圖c（H2）：c（ CH3OH）=0.8:0.6==4: 3時(shí)，是平衡時(shí)濃度比，故c不選；

d. CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）是氣體體積縮小的反應(yīng)，容器中氣體的壓強(qiáng)不再變化，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故d選；

故選bd；

②該化學(xué)反應(yīng)10min內(nèi)生成CH3OH的反應(yīng)速率v（CH3OH）= =0.03mol·L-1·min-1。

③由圖CO、H2、CH3OH的濃度分別是：0.3、0.7、0.43mol·L-1，該溫度下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K==；

④若其他條件不變時(shí),15mim時(shí)再向容器中加入2 mol CO和 x mol H2，平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率與原平衡相同，

該溫度下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K===

則x=1.2。