Question

【题目】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=206.1kJmol﹣1
②CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g）△H2=247.3kJmol﹣1
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）=；10min时，改变的外界条件可能是 ．
（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． ①可以判断甲容器中反应已达平衡状态的是 ．
a．生成CH4的速率是生成CO的速率的2倍
b．容器内压强保持不变
c．容器内气体的密度保持不变
d．容器内各气体的浓度保持不变
②甲乙两容器中反应达到平衡时，下列说法正确的是 ．
a．化学反应速率：v （甲）＞v （乙）
b．甲烷的转化率：α（甲）＜α（乙）
c．压强：P（甲）=P （乙）
（3）反应③中△H3= kJmol﹣1 ． 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如表：

CO	H2O	CO2	H2
0.5mol	8.5mol	2.0mol	2.0mol

此时反应③中正、逆反应速率的关系是（填代号）．
a．v（正）＞v （逆） b．v（正）＜v（逆） c．v（正）=v（逆） d．无法判断．

Answer 1

【答案】
（1）0.3mol/（L?min）；升高温度或充入水蒸气
（2）bd； ab
（3）﹣41.2kJ/mol； a
【解析】解：（1）CH4的化学反应速率为V= = =0.1mol/（Lmin），根据反应速率之比等于化学计量数之比，H2的化学反应速率为0.3mol/（Lmin），根据图象可知化学反应速率加快，化学平衡正向移动，根据外界条件对化学反应速率的影响和对化学平衡的影响，可用升高温度或充入水蒸气来达到目的，

所以答案是：0.3mol/（Lmin）；升高温度或充入水蒸气；（2）①a．生成CH4的速率是生成CO的速率的2倍，正逆反应速率不等，不能得到平衡状态，故错误；

b．反应前后体积不等，则容器内压强保持不变，可说明达到平衡状态，故正确；

c．气体质量不变，容器体积不变，则无论是否达到怕状态，容器内气体的密度都保持不变，故错误；

d．容器内各气体的浓度保持不变，可说明达到平衡状态，故正确．

所以答案是：bd；

②a．反应向体积增大的方向移动，甲体积不变，压强增大，乙保持恒压，则甲的压强大，反应速率较大，化学反应速率：v （甲）＞v （乙），故正确；

b．甲的压强较大，则增大压强平衡逆向移动，甲中甲烷的转化率较小，甲烷的转化率：α（甲）＜α（乙），故正确；

c．由a分析可知甲的压强较大，故错误．

所以答案是：ab； （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，

所以答案是：﹣41.2 kJ/mol；a．

【考点精析】根据题目的已知条件，利用化学平衡状态本质及特征和化学平衡的计算的相关知识可以得到问题的答案，需要掌握化学平衡状态的特征：“等”即 V正=V逆>0；“动”即是动态平衡，平衡时反应仍在进行；“定”即反应混合物中各组分百分含量不变；“变”即条件改变，平衡被打破，并在新的条件下建立新的化学平衡；与途径无关，外界条件不变，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态（等效）；反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%；产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%．