题目内容
利用焦炭或天然气制取廉价的CO和H2，再用于氨合成和有机合成是目前工业生产的重要途径．（1）已知：CH4（g）+2O2 （g）=CO2 （g）+2H2O （l）△H=-890.3kJ?mol-1 ①
H2（g）+1/2O2 （g）=H2O （l）△H=-285.8kJ?mol-1 ②
CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）△H=-283.0kJ?mol-1 ③
H2O（g）=H2O（l）△H=-44.0kJ?mol-1 ④
反应CH4（g）+H2O（g）
CO（g）+3H2（g），△H= kJ?mol-1．标准状况下33.6L甲烷高温下与水蒸气完全反应生成CO和H2，反应过程中转移 mole-，放出 kJ热量．（2）一定条件下，在体积为5L的密闭容器中，一氧化碳与氢气反应生成甲醇（催化剂为Cu2O/ZnO）：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）．不同温度时甲烷的物质的量随时间变化曲线如图所示．根据题意完成下列各题：
①反应达到平衡时，平衡常数表达式K= ，降低温度，K值 （填“增大”、“减小”或“不变”）．
②在300℃，从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H2）= ．（用相关符号和数据表示）
③判断该可逆反应达到平衡状态的标志是 ．（填字母）
a．CH3OH的生成速率与CO的消耗速率相等 b．容器中气体的压强不变
c．容器中混合气体的密度保持不变 d．CO百分含量保持不变
e．CO和CH3OH浓度相等
④欲提高H2的转化率，下列措施可行的是 ．（填字母）
a．向容器中再充入Ar b．改变反应的催化剂
c．向容器中再充入CO d．升高温度．
【答案】分析：（1）根据已知反应和目标反应，利用盖斯定律来计算反应热，利用化合价的变化计算转移的电子数，利用物质的量与反应热的数值关系计算放出的热量；
（2）①平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，由图可知，温度高时甲醇的量少，则该反应为放热反应，降低温度，平衡正向移动；
②由图可知，甲醇在0～tA时间内增加nAmol，计算甲醇的反应速率，再利用化学计量数之比等于反应速率之间计算氢气的反应速率；
③根据平衡的特征“等”、“定”及由此衍生的一些量来判断平衡；
④提高H2的转化率，化学平衡正向移动，但不能增加氢气本身的量，以此来解答．
解答：解：（1）由CH4（g）+2O2 （g）=CO2 （g）+2H2O （l）△H=-890.3kJ?mol-1 ①，
H2（g）+1/2O2 （g）=H2O （l）△H=-285.8kJ?mol-1 ②，
CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）△H=-283.0kJ?mol-1 ③，
H2O（g）=H2O（l）△H=-44.0kJ?mol-1 ④，
根据盖斯定律可知，①+④-③-②×3可得CH4（g）+H2O（g）
CO（g）+3H2（g），
其反应热△H=（-890.3kJ?mol-1）+（-44kJ?mol-1）-（-283.0kJ?mol-1）-（-285.8kJ?mol-1）×2=+206.1kJ/mol，
标准状况下33.6L甲烷，其物质的量为1.5mol，所以该反应中转移的电子数为1.5mol×（2+4）=9mol，
该反应放出的热量为1.5mol×206.1kJ/mol=309.15kJ，
故答案为：+206.1；9；309.15；
（2）①由CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g），则平衡常数K=
，由图可知，温度高时甲醇的量少，则该反应为放热反应，降低温度，平衡正向移动，所以K增大，
故答案为：
；增大；
②由图可知，甲醇在0～tA时间内增加nAmol，则甲醇的反应速率为nA/5tA mol?（L?min）-1，再由化学计量数之比等于反应速率之比，所以氢气的反应速率为2nA/5tA mol?（L?min）-1，故答案为：2nA/5tA mol?（L?min）-1；
③a．CH3OH的生成速率与CO的消耗速率相等，只能确定正反应速率，不能确定正逆反应速率的关系，则不能判断平衡，故a错误；
b．该反应为反应前后压强不等的反应，则容器中气体的压强不变，达到平衡状态，故b正确；
c．因质量、体积不变，则容器中混合气体的密度始终保持不变，不能作为判断平衡的方法，故c错误；
d．CO百分含量保持不变，浓度不再变化，达到平衡状态，故d正确；
e．CO和CH3OH浓度相等，取决于起始量，不一定达到平衡，故e错误；
故答案为：bd；
④a．体积不变，向容器中再充入Ar，反应体系中各物质的浓度不变，平衡不移动，故a错误；
b．改变反应的催化剂，不影响化学平衡移动，故b错误；
c．向容器中再充入CO，平衡正向移动，提高氢气的转化率，故c正确；
d．升高温度提高，平衡逆向移动，H2的转化率减小，故d错误；
故答案为：c．
点评：本题为小综合，考查盖斯定律计算反应热、化学反应速率、化学平衡等高考常考知识点，题目难度不大，并注意利用图象来计算反应速率及影响平衡的因素．
（2）①平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，由图可知，温度高时甲醇的量少，则该反应为放热反应，降低温度，平衡正向移动；
②由图可知，甲醇在0～tA时间内增加nAmol，计算甲醇的反应速率，再利用化学计量数之比等于反应速率之间计算氢气的反应速率；
③根据平衡的特征“等”、“定”及由此衍生的一些量来判断平衡；
④提高H2的转化率，化学平衡正向移动，但不能增加氢气本身的量，以此来解答．
解答：解：（1）由CH4（g）+2O2 （g）=CO2 （g）+2H2O （l）△H=-890.3kJ?mol-1 ①，
H2（g）+1/2O2 （g）=H2O （l）△H=-285.8kJ?mol-1 ②，
CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）△H=-283.0kJ?mol-1 ③，
H2O（g）=H2O（l）△H=-44.0kJ?mol-1 ④，
根据盖斯定律可知，①+④-③-②×3可得CH4（g）+H2O（g）
CO（g）+3H2（g），其反应热△H=（-890.3kJ?mol-1）+（-44kJ?mol-1）-（-283.0kJ?mol-1）-（-285.8kJ?mol-1）×2=+206.1kJ/mol，
标准状况下33.6L甲烷，其物质的量为1.5mol，所以该反应中转移的电子数为1.5mol×（2+4）=9mol，
该反应放出的热量为1.5mol×206.1kJ/mol=309.15kJ，
故答案为：+206.1；9；309.15；
（2）①由CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g），则平衡常数K=
，由图可知，温度高时甲醇的量少，则该反应为放热反应，降低温度，平衡正向移动，所以K增大，故答案为：
；增大；②由图可知，甲醇在0～tA时间内增加nAmol，则甲醇的反应速率为nA/5tA mol?（L?min）-1，再由化学计量数之比等于反应速率之比，所以氢气的反应速率为2nA/5tA mol?（L?min）-1，故答案为：2nA/5tA mol?（L?min）-1；
③a．CH3OH的生成速率与CO的消耗速率相等，只能确定正反应速率，不能确定正逆反应速率的关系，则不能判断平衡，故a错误；
b．该反应为反应前后压强不等的反应，则容器中气体的压强不变，达到平衡状态，故b正确；
c．因质量、体积不变，则容器中混合气体的密度始终保持不变，不能作为判断平衡的方法，故c错误；
d．CO百分含量保持不变，浓度不再变化，达到平衡状态，故d正确；
e．CO和CH3OH浓度相等，取决于起始量，不一定达到平衡，故e错误；
故答案为：bd；
④a．体积不变，向容器中再充入Ar，反应体系中各物质的浓度不变，平衡不移动，故a错误；
b．改变反应的催化剂，不影响化学平衡移动，故b错误；
c．向容器中再充入CO，平衡正向移动，提高氢气的转化率，故c正确；
d．升高温度提高，平衡逆向移动，H2的转化率减小，故d错误；
故答案为：c．
点评：本题为小综合，考查盖斯定律计算反应热、化学反应速率、化学平衡等高考常考知识点，题目难度不大，并注意利用图象来计算反应速率及影响平衡的因素．
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利用焦炭或天然气制取廉价的CO和H2，再用于氨合成和有机合成是目前工业生产的重要途径．（12分）利用焦炭或天然气制取廉价的CO和H2，再用于氨合成和有机合成是目前工业生产的重要途径。回答下列问题：
（1）甲烷在高温下与水蒸气反应的化学方程式为：CH4＋H2O＝CO＋3H2。部分物质的燃烧热数据如下表：
| 物 质 | 燃烧热（kJ·mol－1） |
| H2(g) | －285.8 |
| CO(g) | －283.0 |
| CH4(g) | －890.3 |
已知1 mol H2O(g)转变为1 mol H2O(l)时放出44.0 kJ热量。写出CH4和水蒸气在高温下反应的热化学方程式 。
（2）500℃、50MPa时，在容积为V L的容器中加入1 molN2、3 mol H2，，此时N2的转化率为a。则平衡时NH3的浓度为 。
（3）1,3―丙二醇是重要的化工原料，用乙烯合成1,3―丙二醇的路线如下：
某化工厂已购得乙烯11.2 t，考虑到原料的充分利用，反应②、③所需的CO和H2可由以下两个反应获得：
C+H2OCO+H2 CH4+H2O
CO+3H2
假设在生产过程中，反应①、②、③中各有机物的转化率均为100%。且反应②中CO和H2、反应③中H2的转化率都为80%，计算至少需要焦炭 吨、甲烷 吨，
才能满足生产需要。
O＋3H2。部分物质的燃烧热数据如下表：
4.0 kJ热量。写出CH4和水蒸气在高温下反应的热化学方程式 
。
CO+H2 CH4+H2O