Question

【題目】為解決“溫室效應(yīng)”日趨嚴(yán)重的問題,科學(xué)家們不斷探索CO2的捕獲與資源化處理方案,利用CH4捕獲CO2并轉(zhuǎn)化為CO和H2混合燃料的研究成果已經(jīng)“浮出水面”。

已知:①CH4(g)十H2O(g)==CO(g)+3H2(g) △H1=+206.4kJ/mol

②CO(g)+H2O(g)==CO2(g)+H2(g) △H2=-41.2kJ/mol

T1°C時(shí)，在2L恒容密閉容器中加入2molCH4和1molCO2，并測得該研究成果實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

請回答下列問題:

時(shí)間/s	0	10	20	30	40	50	60
CO2/mol	1	0.7	0.6	0.54	0.5	0.5	0.5
H2/mol	0	0.6	0.8	0.92	1	1	1

（1）該研究成果的熱化學(xué)方程式③CH4(g)+CO2(g)==2CO(g)+2H2(g) △H=_____

（2）30s時(shí)CH4的轉(zhuǎn)化率為_______，20~40s,v(H2)=_______.

（3）T2°C時(shí),該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為1.5,則T2___T1(填“>”“=”或 “<”。)

（4）T1°C時(shí)反應(yīng)③達(dá)到平衡的標(biāo)志為______________。

A．容器內(nèi)氣體密度不變 B．體系壓強(qiáng)恒定

C．CO和H2的體積分?jǐn)?shù)相等且保持不變 D．2v(CO)逆=v(CH4)正

（5）上述反應(yīng)③達(dá)到平衡后/span>,其他條件不變,在70 s時(shí)再加入2 molCH4和1molCO2,此刻平衡的移動(dòng)方向?yàn)?/span>________(填“不移動(dòng)”“正向”或“逆向"),重新達(dá)到平衡后，CO2的總轉(zhuǎn)化率比原平衡____________(填“大”“小”或“相等”)。

Answer 1

【答案】+247.6KJ/mol 23% 0.005mol/(L·s) ＞ BC 正向 小

【解析】

已知：①CH4(g)十H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H1=+206.4kJ/mol

②CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H2=-41.2kJ/mol

(1)利用蓋斯定律，將①-②，可得出熱化學(xué)方程式③CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H。

(2)利用三段式，建立各物質(zhì)的起始量、變化量與平衡量的關(guān)系，可得出30s時(shí)CH4的轉(zhuǎn)化率，20~40s的v(H2)。

(3)利用三段式，可求出T1時(shí)的化學(xué)平衡常數(shù)，與T2時(shí)進(jìn)行比較，得出T2與T1的關(guān)系。

(4)A．氣體的質(zhì)量不變，容器的體積不變，則容器內(nèi)氣體密度始終不變；

B．容器的體積不變，氣體的分子數(shù)隨反應(yīng)進(jìn)行而發(fā)生變化；

C．平衡時(shí)，CO和H2的體積分?jǐn)?shù)保持不變；

D．2v(CO)逆=v(CH4)正，方向相反，但數(shù)值之比不等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。

(5)利用濃度商與平衡常數(shù)進(jìn)行比較，可確定平衡移動(dòng)的方向；利用等效平衡原理，可確定CO2的總轉(zhuǎn)化率與原平衡時(shí)的關(guān)系。

已知：①CH4(g)十H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H1=+206.4kJ/mol

②CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H2=-41.2kJ/mol

(1)利用蓋斯定律，將①-②，可得出熱化學(xué)方程式③CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H=+247.6kJ/mol，故答案為：+247.6kJ/mol；

(2)利用表中數(shù)據(jù)，建立如下三段式：

30s時(shí)，CH4的轉(zhuǎn)化率為=23%，20~40s的v(H2)== 0.005mol/(Ls)，故答案為：23%；0.005mol/(Ls)；

(3)利用平衡時(shí)的數(shù)據(jù)，可求出T1時(shí)的化學(xué)平衡常數(shù)為<1.5，則由T1到T2，平衡正向移動(dòng)，從而得出T2>T1，故答案為：>；

(4)A．反應(yīng)前后氣體的總質(zhì)量不變，容器的體積不變，則容器內(nèi)氣體密度始終不變，則密度不變時(shí)，不一定達(dá)平衡狀態(tài)，A不合題意；

B．氣體的分子數(shù)隨反應(yīng)進(jìn)行而發(fā)生改變，則壓強(qiáng)隨反應(yīng)進(jìn)行而改變，壓強(qiáng)不變時(shí)達(dá)平衡狀態(tài)，B符合題意；

C．平衡時(shí)，CO和H2的體積分?jǐn)?shù)保持不變，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，C符合題意；

D．2v(CO)逆=v(CH4)正，速率方向相反，但數(shù)值之比不等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，反應(yīng)未達(dá)平衡，D不合題意；

故答案為：BC；

(5)平衡時(shí)加入2molCH4和1molCO2，濃度商為Q=，所以平衡正向移動(dòng)；加入2molCH4和1molCO2，相當(dāng)于原平衡體系加壓，平衡逆向移動(dòng)，CO2的總轉(zhuǎn)化率比原平衡小，故答案為：正向；小。