题目内容
【题目】合成氨工业中氢气可由天然气和水蒸汽反应制备,其主要反应为:
CH4+ 2H2OCO2+4H2,已知:
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-890kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-571.6kJ/mol
H2O(g)=H2O(l) △H=-44kJ/mol
(1)写出由天然气和水蒸汽反应制备H2的热化学方程式:____________。
(2)某温度下,10L密闭容器中充入2mol CH4和3mol H2O(g),发生CH4(g)+ 2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)反应,过一段时间反应达平衡,平衡时容器的压强是起始时的1.4倍。
则①平衡时,CH4的转化率为__________,H2的浓度为_________,反应共放出或吸收热量_______kJ。
②升高平衡体系的温度,混合气体的平均相对分子质量___________,密度_________。(填“变大”“变小”或“不变”)。
③当达到平衡时,充入氩气,并保持压强不变,平衡将___________(填“正向”“逆向”或“不”)移动。
④若保持恒温,将容器压缩为5L(各物质仍均为气态),平衡将________(填“正向”“逆向”或“不”)移动。达到新平衡后,容器内H2浓度范围为__________。
【答案】CH4(g)+ 2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) △H=+165.2kJ/mol 50% 0.4mol/L 165.2 变小 不变 正向 逆向 0.4mol/L<c(H2)<0.8mol/L
【解析】
(1)已知:①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-890kJ/mol,②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-571.6kJ/mol,③H2O(g)=H2O(l) △H=-44kJ/mol,则根据盖斯定律可知①-②×2+③即得到天然气和水蒸汽反应制备H2的热化学方程式CH4(g)+ 2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) △H=+165.2kJ/mol;
(2) CH4(g)+ 2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)
起始量(mol)2 3 0 0
转化量(mol)x 2x x 4x
平衡量(mol)2-x 3-2x x 4x
则2-x+3-2x+x+4x=5×1.4,解得x=1;
①平衡时,CH4的转化率为×100%=50%,H2的浓度为4mol÷10L=0.4mol/L,反应共吸收热量1mol×165.2kJ/mol=165.2kJ;
②正方应是吸热反应,升高体系的温度平衡向正反应方向进行,气体的物质的量增加,则混合气体的平均相对分子质量变小,容积不变,密度不变;
③当达到平衡时充入氩气,并保持压强不变,则容积增大,相当于减小压强,所以平衡将正向移动;
④保持恒温,将容器压缩为5L(各物质仍均为气态),增大压强,平衡将逆向移动,根据勒夏特列原理可知达到新平衡后,容器内H2浓度范围为0.4mol/L<c(H2)<0.8mol/L。

【题目】在2L密闭容器内,800℃时反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如表:
时间(s) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
n(NO)(mol) | 0.020 | 0.01. | 0.008 | 0.007 | 0.007 | 0.007 |
(1)已知:K300℃>K350℃,写出该反应的平衡常数表达式:K=_________________,关于该反应的下列说法中,正确的是________。
A.△H>0,△S>0 B.△H>0,△S<0
C.△H<0,△S<0 D.△H<0,△S>0
(2)下图中表示NO2的变化的曲线是____________________,用O2表示从0-2s内该反应的平均速率v=_______________。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是__________。
A.v(NO2)=2v(O2) B.容器内压强保持不变
C.v (NO)=2v(O2) D.容器内密度保持不变
(4)下列措施中能使n(NO2)/n(NO)增大的有____。(填字母)
A.升高温度 B.加入催化剂
C.不断充入O2 D.充入He(g),使体系总压强增大