Question

【题目】为解决“温室效应”日趋严重的问题,科学家们不断探索CO2的捕获与资源化处理方案,利用CH4捕获CO2并转化为CO和H2混合燃料的研究成果已经“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时，在2L恒容密闭容器中加入2molCH4和1molCO2，并测得该研究成果实验数据如下：

请回答下列问题:

时间/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）该研究成果的热化学方程式③CH4(g)+CO2(g)==2CO(g)+2H2(g) △H=_____

（2）30s时CH4的转化率为_______，20~40s,v(H2)=_______.

（3）T2°C时,该反应的化学平衡常数为1.5,则T2___T1(填“>”“=”或 “<”。)

（4）T1°C时反应③达到平衡的标志为______________。

A．容器内气体密度不变 B．体系压强恒定

C．CO和H2的体积分数相等且保持不变 D．2v(CO)逆=v(CH4)正

（5）上述反应③达到平衡后/span>,其他条件不变,在70 s时再加入2 molCH4和1molCO2,此刻平衡的移动方向为________(填“不移动”“正向”或“逆向"),重新达到平衡后，CO2的总转化率比原平衡____________(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)利用盖斯定律，将①-②，可得出热化学方程式③CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H。

(2)利用三段式，建立各物质的起始量、变化量与平衡量的关系，可得出30s时CH4的转化率，20~40s的v(H2)。

(3)利用三段式，可求出T1时的化学平衡常数，与T2时进行比较，得出T2与T1的关系。

(4)A．气体的质量不变，容器的体积不变，则容器内气体密度始终不变；

B．容器的体积不变，气体的分子数随反应进行而发生变化；

C．平衡时，CO和H2的体积分数保持不变；

D．2v(CO)逆=v(CH4)正，方向相反，但数值之比不等于化学计量数之比。

(5)利用浓度商与平衡常数进行比较，可确定平衡移动的方向；利用等效平衡原理，可确定CO2的总转化率与原平衡时的关系。

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)利用盖斯定律，将①-②，可得出热化学方程式③CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H=+247.6kJ/mol，故答案为：+247.6kJ/mol；

(2)利用表中数据，建立如下三段式：

30s时，CH4的转化率为=23%，20~40s的v(H2)== 0.005mol/(Ls)，故答案为：23%；0.005mol/(Ls)；

(3)利用平衡时的数据，可求出T1时的化学平衡常数为<1.5，则由T1到T2，平衡正向移动，从而得出T2>T1，故答案为：>；

(4)A．反应前后气体的总质量不变，容器的体积不变，则容器内气体密度始终不变，则密度不变时，不一定达平衡状态，A不合题意；

B．气体的分子数随反应进行而发生改变，则压强随反应进行而改变，压强不变时达平衡状态，B符合题意；

C．平衡时，CO和H2的体积分数保持不变，反应达平衡状态，C符合题意；

D．2v(CO)逆=v(CH4)正，速率方向相反，但数值之比不等于化学计量数之比，反应未达平衡，D不合题意；

故答案为：BC；

(5)平衡时加入2molCH4和1molCO2，浓度商为Q=，所以平衡正向移动；加入2molCH4和1molCO2，相当于原平衡体系加压，平衡逆向移动，CO2的总转化率比原平衡小，故答案为：正向；小。