Question

11．隨著環(huán)保意識增強(qiáng)，清潔能源越來越受到人們關(guān)注．
（1）甲烷是一種理想的潔凈燃料．已知：
CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-802.3kJ•mol^-1
H₂O（1）═H₂O（g），△H=+44.0kJ•mol^-l
則4.8g甲烷氣體完全燃燒生成液態(tài)水，放出的熱量為267.1kJ．
（2）利用甲烷與水反應(yīng)制備氫氣，因原料廉價，具有推廣價值．
該反應(yīng)為CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）；△H=+206.1kJ•mol^-l．
①若800℃時，反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=l.0，某時刻測得該溫度下密閉容器中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度如下表．

CH4 （g）	H2O （g）	CO （g）	H2 （g）
3.0mol•L-1	8.5mol•L-1	2.0mol•L-1	2.0mol•L-1

則此時正、逆反應(yīng)速率的關(guān)系是a．（填序號）
a．v（正）＞v（逆）         b．v（正）＜v（逆）
c．v（正）=v（逆）        d．無法判斷
②為了探究溫度、壓強(qiáng)對上述化學(xué)反應(yīng)速率的影響，某學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了以下三組對比實(shí)驗(yàn)（溫度為360℃或480℃、壓強(qiáng)為101kPa或303kPa，其余實(shí)驗(yàn)條件見下表）．

實(shí)驗(yàn)序號	溫度/℃	壓強(qiáng)/kPa	V（CH4）/mol•L-1•s-1	V（H2O）/mol•L-1•s-1
1	360	P1	0.100	0.100
2	480	101	0.120	0.120
3	360	P2	0.080	0.080

表中P₁=303，P₂=101；
實(shí)驗(yàn)2、3的目的是探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響．
實(shí)驗(yàn)1、2、3中反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的大小關(guān)系是K1=K3＜K2 （用K₁、K₂、K₃表示）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)蓋斯定律寫出甲烷氣體完全燃燒生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式，再根據(jù)反應(yīng)熱計算；
（2）①計算出該時刻時的濃度商，與平衡常數(shù)相比，判斷反應(yīng)進(jìn)行方向，據(jù)此解答；
②采取控制變量法，根據(jù)三組對比實(shí)驗(yàn)的要求條件判斷P的值；
采取控制變量法，對比實(shí)驗(yàn)2、3的條件不同，分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br />平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變，若溫度升高，平衡向吸熱方向移動，即向正反應(yīng)方向移動，平衡常數(shù)增大．

解答 解：（1）已知反應(yīng)：①CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-802.3kJ•mol^-1，
②H₂O（1）=H₂O（g）△H=+44.0kJ•mol^-1，
①-②×2得，甲烷氣體完全燃燒生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ•mol^-1，
所以4.8g甲烷氣體完全燃燒生成液態(tài)水，放出熱量為$\frac{4.8g}{16g•mo{l}^{-1}}$×890.3kJ•mol^-1=267.1kJ，
故答案為：267.1kJ；
（2）①此時的濃度商為$\frac{2.0×2．{0}^{3}}{3.0×8.5}$=0.63，小于平衡常數(shù)k=1，所以反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，即v（正）＞v（逆），
故答案為：a；
②三組實(shí)驗(yàn)條件要求溫度為360℃或480℃、壓強(qiáng)為101kPa或303kPa，采取控制變量法，實(shí)驗(yàn)3和1溫度相同，壓強(qiáng)不同，由表可知實(shí)驗(yàn)3的速率比實(shí)驗(yàn)1小，所以壓強(qiáng)P₂較小為101，P₁為303，
對比實(shí)驗(yàn)2、3，只有溫度不同，其它條件相同，所以實(shí)驗(yàn)2、3的目的是探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響；
實(shí)驗(yàn)1、3溫度相同，平衡常數(shù)相同，即K₁=K₃，比較實(shí)驗(yàn)1、2，實(shí)驗(yàn)2中溫度高，溫度升高，平衡向吸熱方向移動，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，所以平衡向正反應(yīng)方向移動，平衡常數(shù)增大，即K₂＞K₁，所以K1=K3＜K2，
故答案為：303；101；探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響；K1=K3＜K2．

點(diǎn)評 本題考查了溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響等知識點(diǎn)，難度不大，注意化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與其他物理量無關(guān)．