Question

氫氣將會成為21世紀(jì)最理想的能源又是重要的化工原料，用甲烷制氫是一種廉價(jià)的制氫方法．有關(guān)的熱化學(xué)方程式如下：CH₄（g）+

1

2

O₂（g）?CO（g）+2H₂（g）△H=-36kJ?mol^-1…①
CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H=+216kJ?mol^-1…②
（1）下列說法正確的是

C

．
A．2H₂O（l）=2H₂（g）+O₂（g）△H=+504kJ?mol^-1
B．其它條件不變時(shí)，增大體系壓強(qiáng)，反應(yīng)①②中甲烷的轉(zhuǎn)化率均增大
C．為維持恒定溫度（不考慮熱量損失），某反應(yīng)器中同時(shí)發(fā)生反應(yīng)①與②時(shí)，消耗甲烷的物質(zhì)的量之比為6：1
（2）工業(yè)上常采用甲烷與水蒸氣作用制氫氣，為何不用其他的烴與水蒸氣作用制取氫氣？

①甲烷來源豐富制氫成本低；②甲烷比其它烴的含氫量高，等質(zhì)量烴制氫時(shí)用甲烷的收率是最高的

．
（3）某溫度下，在100L反應(yīng)器中充入甲烷和水蒸汽的分別為100mol和300mol時(shí)，假定只發(fā)生反應(yīng)CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）．當(dāng)甲烷的轉(zhuǎn)化率為0.5時(shí)，此時(shí)平衡常數(shù)為

1.35

．

Answer 1

分析：（1）A．由反應(yīng)②-①可計(jì)算H₂O（g）=H₂（g）+

1

2

O₂（g）的△H，氣態(tài)水的能量比液態(tài)水能量高；
B．反應(yīng)均為氣體體積增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動；
C．維持恒定溫度，吸收與放出的熱量相等；
（2）甲烷中含H量高，且來源廣；
（3）CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）
開始 1        3        0       0
轉(zhuǎn)化0.5       0.5      0.5     1.5
平衡0.5       2.5      0.5     1.5
K為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比．

解答：解：（1）A．由反應(yīng)②-①可計(jì)算H₂O（g）=H₂（g）+

1

2

O₂（g）的△H=+252kJ?mol^-1，則2H₂O（g）=2H₂（g）+O₂（g）△H=+504kJ?mol^-1，氣態(tài)水的能量比液態(tài)水能量高，故A錯(cuò)誤；
B．反應(yīng)均為氣體體積增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動，所以反應(yīng)①②中甲烷的轉(zhuǎn)化率均減小，故B錯(cuò)誤；
C．維持恒定溫度，吸收與放出的熱量相等，則反應(yīng)器中同時(shí)發(fā)生反應(yīng)①與②時(shí)，消耗甲烷的物質(zhì)的量之比為

216

36

=6：1，故C正確；
故答案為：C；
（2）甲烷中含H量高，且來源廣，其優(yōu)點(diǎn)為①甲烷來源豐富制氫成本低；②甲烷比其它烴的含氫量高，等質(zhì)量烴制氫時(shí)用甲烷的收率是最高的，
故答案為：①甲烷來源豐富制氫成本低；②甲烷比其它烴的含氫量高，等質(zhì)量烴制氫時(shí)用甲烷的收率是最高的；
（3）CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）
開始 1        3        0       0
轉(zhuǎn)化0.5       0.5      0.5     1.5
平衡0.5       2.5      0.5     1.5
K=

0.5×(1.5)3

0.5×2.5

=1.35，故答案為：1.35．

點(diǎn)評：本題考查計(jì)算，涉及蓋斯定律及化學(xué)平衡的計(jì)算，注重高考常考考查的考查，（1）中A為解答的易錯(cuò)點(diǎn)，題目難度中等．