题目内容

【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COH2混合燃料的研究成果已经浮出水面

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

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

T1℃时,在2L恒容密闭容器中加入2molCH41molCO2,并测得该研究成果实验数据如下:

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

请回答下列问题:

(1)该研究成果的热化学方程式③CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) H=__

(2)30sCH4的转化率为__20~40sv(H2)=__

(3)T2℃时,该反应的化学平衡常数为1.5,则T2__T1(“>”“=”“<”)

(4)T1℃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

CCOH2的体积分数相等且保持不变

D2v(CO)=v(CH4)

(5)上述反应③达到平衡后,其他条件不变,在70s时再加入2molCH41molCO2,此刻平衡的移动方向为__(不移动”“正向逆向"),重新达到平衡后,CO2的总转化率比原平衡__(”“相等”)

(6)由图可知反应在t1t2t3时都达到了平衡,而在t2t4t8时都改变了条件,试判断t2时改变的条件可能是__。若t4时降低温度,t5时达到平衡,t6时增大了反应物浓度,请补t4~t6时逆反应速率与时间的关系曲线___

【答案】+247.6kJ/mol 23% 0.005mol/(Ls) > BC 正向 加压或增大生成物浓度

【解析】

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

CO(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30sCH4的转化率,20~40sv(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T2T1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,COH2的体积分数保持不变;

D2v(CO)=v(CH4),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。

(6)从图中可以看出,改变某条件,此时逆反应速率瞬间增大,但平衡逆向移动,对温度、压强、浓度进行验证,确定适宜的条件。并画出坐标图。

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

CO(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。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%20~40sv(H2)== 0.005mol/(Ls)。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T1T2,平衡正向移动,从而得出T2>T1。答案为:>

(4)A.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,COH2的体积分数保持不变,反应达平衡状态,C符合题意;

D2v(CO)=v(CH4),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;

故选BC。答案为:BC

(5)平衡时加入2molCH41molCO2,浓度商为Q==<,所以平衡正向移动;加入2molCH41molCO2,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。答案为:正向;小;

(6)从图中可以看出,t2时改变某条件,此时逆反应速率瞬间增大,平衡逆向移动,则此条件应为加压或增大生成物浓度。若t4时降低温度,则平衡逆向移动,v减小,t5时达到平衡,t6时增大了反应物浓度,此时v不变,则t4~t6时逆反应速率与时间的关系曲线为。答案为:加压或增大生成物浓度;

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