题目内容
【题目】随着科技进步和人类环保意识的增强，如何利用CO2已经成为世界各国特别关注的问题。
已知：CO2与CH4经催化重整制得合成气：CH4(g)＋CO2(g) 
2CO(g)＋2H2(g) △H
（1）降低温度，该反应速率会_______________（填“增大”或“减小”）；一定压强下，由最稳定单质生1 mol化合物的焓变为该物质的摩尔生成焓。已知CO2（g）、CH4（g）、CO（g）的摩尔生成焓分别为-395 kJ/mol、-74.9 kJ/mol、-110.4 kJ/mol。则上述重整反应的ΔH=____________kJ/mol。
（2）T1℃时，在两个相同刚性密闭容器中充入CH4和CO2分压均为20 kPa，加入催化剂Ni/α-Al2O3并分别在T1℃和T2℃进行反应，测得CH4转化率随时间变化如图Ⅰ所示。
①A点处v正_______B点处（填“＜”、“＞”或“=”）
②研究表明CO的生成速率v生成（CO）=1.3×10-2·p（CH4）·p（CO2）mol·g-1·s-1，A点处v生成（CO）=__________mol·g-1·s-1。
（3）上述反应达到平衡后，若改变某一条件，下列变化能说明平衡一定正向移动的是________________（填代号）。
A.正反应速率增大 B.生成物的百分含量增大 C.平衡常数K增大
（4）其他条件相同，在甲、乙两种不同催化剂作用下，相同时间内测得CH4转化率与温度变化关系如图Ⅱ，C点___________________（填“可能”、“一定”或“一定未”）达到平衡状态，理由是_____________；CH4的转化率b点高于a点的可能原因是_________________________________。
【答案】减小 +249.1 > 1.872 C 一定未 催化剂不会改变平衡转化率，乙催化剂c点未与甲催化剂同样温度的点相交，转化率不相等，说明c点不是平衡转化率 b和a两点反应都未达平衡，b点温度高，反应速率快，相同时间内转化率高（或其它合理答案）
【解析】
（1）降低温度，降低反应混合物中分子所具有的能量；
反应焓变△H=生成物的反应焓之和-反应物的反应焓之和；
（2）①根据图Ⅰ，T1的温度高于T2，速率大；
②由图，A点甲烷的转化率为40%，算出分压，代入公式计算；
（3）A.正反应速率增大，如逆速率同等程度地增加，平衡不移动；
B.向反应体系中投入某生成物，生成物的百分含量增大，但平衡逆向移动；
C.平衡常数K增大，平衡正向进行的程度增大；
（4）其他条件相同，在甲、乙两种不同催化剂作用下，相同时间内测得CH4转化率与温度变化关系如图Ⅱ，C点一定未达到平衡状态，理由是催化剂不会改变平衡转化率，乙催化剂c点未与甲催化剂同样温度的点相交，转化率不相等，说明c点不是平衡转化率；
CH4的转化率b点高于a点的可能原因是：b和a两点反应都未达平衡，b点温度高，反应速率快，相同时间内转化率高（或其它合理答案）。
（1）降低温度，降低反应混合物中分子所具有的能量，该反应速率会减小；
CH 4（g）与CO 2（g）反应生成CO（g）和H 2（g）的方程式：CH4（g）+CO2（g）
2CO（g）+2H2（g），CO2（g）、CH4（g）、CO（g）的摩尔生成焓分别为-395 kJ/mol、-74.9 kJ/mol、-110.4 kJ/mol。根据此定义，稳定单质的摩尔生成焓为0，反应焓变△H=2×（-110.4KJ·mol－1）-[（-395KJ·mol－1）+（-74.9KJ·mol－1）]=+249.1kJ·mol－1，反应的热化学方程式为：CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g）△H=+249.1kJ·mol－1。
（2）①根据图Ⅰ，T1的温度高于T2，A点处v正>B点处；
②由图，A点甲烷的转化率为40%，结合方程式CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g），p（CH4）=20KPa×（1-40%）=12kPa=p（CO2），CO的生成速率v生成（CO）=1.3×10-2·p（CH4）·p（CO2）mol·g-1·s-1，A点处v生成（CO）=1.3×10-2×12×12mol·g-1·s-1=1.872mol·g-1·s-1。
（3）A.正反应速率增大，如逆速率同等程度地增加，平衡不移动，故A不符；
B.向反应体系中投入某生成物，生成物的百分含量增大，但平衡逆向移动，故B不符；
C.平衡常数K增大，平衡正向进行的程度增大，故C符合；
故选C。
（4）其他条件相同，在甲、乙两种不同催化剂作用下，相同时间内测得CH4转化率与温度变化关系如图Ⅱ，C点一定未达到平衡状态，理由是催化剂不会改变平衡转化率，乙催化剂c点未与甲催化剂同样温度的点相交，转化率不相等，说明c点不是平衡转化率；
CH4的转化率b点高于a点的可能原因是：b和a两点反应都未达平衡，b点温度高，反应速率快，相同时间内转化率高（或其它合理答案）。
科学实验活动册系列答案
【题目】甲醇既是基本有机化工原料，又可作为燃料用于替代矿物燃料。
（1）工业上合成甲醇的反应为：CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ΔH。下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）。
温度 | 250℃ | 300℃ | 350℃ |
平衡常数K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
由表中数据判断该反应为 ________反应（填“吸热”或“放热”）。 某温度下，将2 molCO和6 molH2充入2 L的密闭容器中充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝0.2 mol/L，则CO的转化率为______，此时的温度为______（从表中选择）。
（2）已知在常温常压下：
①2CH3OH(l)+3O2(g)＝2CO2(g)+4H2O(g) ΔH1kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)＝2CO2(g) ΔH2kJ/mol
③H2O(g)＝H2O(l) ΔH3kJ/mol
则反应CH3OH(l)+O2(g)＝CO(g)+2H2O(l) ΔH＝ _____________ kJ/mol（用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示）。
（3）现以甲醇燃料电池，采用电解法来处理酸性含铬废水（主要含有Cr2O72）时，实验室利用如图装置模拟该法：
①N电极的电极反应式为 ___________________________________。
②请完成电解池中Cr2O72转化为Cr3+的离子反应方程式：
Cr2O72 + ______ Fe2+ + ______ ＝ ______ Cr3+ + ______ Fe3+ + ______
（4）处理废水时，最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去，当c(Cr3+)＝1×105 mol/L时，Cr3+沉淀完全，此时溶液的pH＝______。（已知：Ksp=6.4×1031，lg2=0.3）
