题目内容
合成气的主要成分是一氧化碳和氢气，可用于合成二甲醚等清洁燃料．从天然气获得合成气过程中可能发生的反应有：
①CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）△H1=+206.1kJ/mol
②CH4（g）+CO2（g）?2CO（g）+2H2（g）△H2=+247.3kJ/mol
③CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H3
请回答下列问题：
（1）在一密闭容器中进行反应①，测得CH4的物质的量浓度随反应时间的变化如图1所示．反应进行的前5min内，v（H2）=
（2）如图2所示，在甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH4和CO2，使甲、乙两容器初始容积相等．在相同温度下发生反应②，并维持反应过程中温度不变．已知甲容器中CH4的转化率随时间变化的图象如图3所示，请在图3中画出乙容器中CH4的转化率随时间变化的图象
．
（3）反应③中△H3=
此时反应③中正、逆反应速率的关系式是
a．v（正）＞v（逆） b．v（正）＜v（逆） c．v（正）=v（逆） d．无法判断．
①CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）△H1=+206.1kJ/mol
②CH4（g）+CO2（g）?2CO（g）+2H2（g）△H2=+247.3kJ/mol
③CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H3
请回答下列问题：
（1）在一密闭容器中进行反应①，测得CH4的物质的量浓度随反应时间的变化如图1所示．反应进行的前5min内，v（H2）=
0.3mol/（L?min）
0.3mol/（L?min）
；10min时，改变的外界条件可能是升高温度
升高温度
．（2）如图2所示，在甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH4和CO2，使甲、乙两容器初始容积相等．在相同温度下发生反应②，并维持反应过程中温度不变．已知甲容器中CH4的转化率随时间变化的图象如图3所示，请在图3中画出乙容器中CH4的转化率随时间变化的图象
（3）反应③中△H3=
-41.2kJ/mol
-41.2kJ/mol
．800℃时，反应③的化学平衡常数K=1.0，某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量见下表：| CO | H2O | CO2 | H2 |
| 0.5mol | 8.5mol | 2.0mol | 2.0mol |
a
a
（填代号）．a．v（正）＞v（逆） b．v（正）＜v（逆） c．v（正）=v（逆） d．无法判断．
分析：（1）根据图可知，前5min内甲烷的浓度由1.00mol/L减小为0.50mol/L，以此计算v（H2），由图可知，10min时甲烷的浓度继续减小，该反应向正反应方向移动；
（2）甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH4和CO2，且甲、乙两容器初始容积相等，由图可知，甲的体积不变，乙的压强不变，则假定甲不变，乙中发生CH4+CO2?2CO+2H2，其体积增大，则相当于压强减小，化学平衡向正反应方向移动，乙容器中CH4的转化率增大，但压强小，反应速率减慢，则达到平衡的时间变长；
（3）根据盖斯定律可知，①-②可得反应③，再利用Q与K的关系判断反应进行的方向，从而确定正逆反应速率的关系．
（2）甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH4和CO2，且甲、乙两容器初始容积相等，由图可知，甲的体积不变，乙的压强不变，则假定甲不变，乙中发生CH4+CO2?2CO+2H2，其体积增大，则相当于压强减小，化学平衡向正反应方向移动，乙容器中CH4的转化率增大，但压强小，反应速率减慢，则达到平衡的时间变长；
（3）根据盖斯定律可知，①-②可得反应③，再利用Q与K的关系判断反应进行的方向，从而确定正逆反应速率的关系．
解答：解：（1）根据图可知，前5min内甲烷的浓度由1.00mol/L减小为0.50mol/L，则v（CH4）=
=0.1mol/（L?min），由化学计量数之比等于反应速率之比，
则v（H2）=3×0.1mol/（L?min）=0.3mol/（L?min），由图可知，10min时甲烷的浓度继续减小，该反应向正反应方向移动，而该反应为吸热反应，则升高温度符合题意，
故答案为：0.3 mol/（L?min）；升高温度；
（2）甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH4和CO2，且甲、乙两容器初始容积相等，由图可知，甲的体积不变，乙的压强不变，则假定甲不变，乙中发生CH4+CO2?2CO+2H2，其体积增大，则相当于压强减小，化学平衡向正反应方向移动，乙容器中CH4的转化率增大，但压强小，反应速率减慢，则达到平衡的时间变长，则乙中CH4的转化率随时间变化的图象为
，故答案为：；
（3）根据盖斯定律可知，①-②可得反应③，则△H3=+206.1kJ/mol-（+247.3kJ/mol）=-41.2kJ/mol，
800℃时，反应③的K=1.0时，正逆反应速率相等，化学平衡不移动；
由表格中的数据可知，气体的体积相同，则物质的量与浓度成正比，Q=
＜K=1.0，该反应向正反应方向移动，则正反应速率大于逆反应速率，即选a，
故答案为：-41.2 kJ/mol；a．
| 1.00mol/L-0.50mol/L |
| 5min |
则v（H2）=3×0.1mol/（L?min）=0.3mol/（L?min），由图可知，10min时甲烷的浓度继续减小，该反应向正反应方向移动，而该反应为吸热反应，则升高温度符合题意，
故答案为：0.3 mol/（L?min）；升高温度；
（2）甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH4和CO2，且甲、乙两容器初始容积相等，由图可知，甲的体积不变，乙的压强不变，则假定甲不变，乙中发生CH4+CO2?2CO+2H2，其体积增大，则相当于压强减小，化学平衡向正反应方向移动，乙容器中CH4的转化率增大，但压强小，反应速率减慢，则达到平衡的时间变长，则乙中CH4的转化率随时间变化的图象为
，故答案为：；（3）根据盖斯定律可知，①-②可得反应③，则△H3=+206.1kJ/mol-（+247.3kJ/mol）=-41.2kJ/mol，
800℃时，反应③的K=1.0时，正逆反应速率相等，化学平衡不移动；
由表格中的数据可知，气体的体积相同，则物质的量与浓度成正比，Q=
| 2.0×2.0 |
| 2.0×8.5 |
故答案为：-41.2 kJ/mol；a．
点评：本题考查化学反应速率的计算，化学平衡的移动及反应方向的判断，难度较大，（2）是学生解答中的难点，注意利用思维转化的方法来解答．
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合成气的主要成分是一氧化碳和氢气，可用于合成二甲醚等清洁燃料。从天然气获得合成气过程中可能发生的反应有：
① CH4(g)＋H2O(g)
CO(g)＋3H2(g) ΔH1＝＋206.1 kJ/mol
② CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g) ΔH2＝＋247.3 kJ/mol
③ CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH3
请回答下列问题：
⑴ 在一密闭容器中进行反应①，测得CH4的物质的量浓度随反应时间的变化如图1所示。反应进行的前5 min内， v(H2)＝ ▲ ；10 min时，改变的外界条件可能是 ▲ 。
⑵ 如图2所示，在甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH4和CO2，使甲、乙两容器初始容积相等。在相同温度下发生反应②，并维持反应过程中温度不变。已知甲容器中CH4的转化率随时间变化的图像如图3所示，请在图3中画出乙容器中CH4的转化率随时间变化的图像。
⑶ 反应③中ΔH3＝ ▲ 。800℃时，反应③的化学平衡常数K＝1.0，某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量见下表：
| CO | H2O | CO2 | H2 |
| 0.5 mol | 8.5 mol | 2.0 mol | 2.0 mol |
此时反应③中正、逆反应速率的关系式是 ▲ （填代号）。
a．v(正)＞v(逆) b．v(正)＜v(逆) c．v(正)＝v(逆) d．无法判断