Question

【题目】CH4和H2O(g)可发生催化重整反应：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。

（1）已知：①2CO(g)+O2(g)2CO2(g)△H1=akJ/mol

②CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)△H2=bkJ/mol

③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H3=ckJ/mol

④CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H4

由此计算△H4=________kJ/mol

（2）T℃时，向1L恒容密闭容器中投入1molCH4和1molH2O(g)，发生反应：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)，经过tmin，反应达到平衡。已知平衡时.c(CH4)=0.5mol/L

①0～tmin内，该反应的平均反应速率v(H2)=____________。

②T℃时，该反应的平衡常数K=___________。

③当温度升高到(T+l00)℃时，容器中c(CO)=0.75mol/L，则该反应是___________反应(填“吸热”或“放热”)。

（3）工业上用CO与H2在催化剂作用下合成CH3OH,其反应为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。按n(CO):n(H2)=1:2向密闭容器中充入反应物，测得平衡时混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示。

①P1__________P2(填“<”“>”或“=”)

②在C点时，CO转化率为____________。

Answer 1

【答案】

（1）△H4=b+3c-2akJ·mol－1。

（2）①v(H2)=1.5/tmoL/(L·min)，②K=6.75(mol/L)2；③吸热；

（3）①>，②75%

【解析】

试题分析：（1）已知：①2CO(g)+O2(g)2CO2(g)△H1=akJ/mol，

②CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)△H2=bkJ/mol，

③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H3=ckJ/mol，

根据盖斯定律，将②+③×3-①×2得：

④CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H4=b+3c-2akJ·mol－1，故答案为：b+3c-2akJ·mol－1；

（2）T℃时，向1L恒容密闭容器中投入1molCH4和1molH2O(g)，发生反应：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)，经过tmin，反应达到平衡。已知平衡时c(CH4)=0.5mol/L，则反应的c(CH4)=1mol/L-0.5mol/L=0.5mol/L，平衡时c(H2O)=0.5mol/L，c(CO)=0.5mol/L，c(H2)=1.5mol/L.

①0～tmin内，该反应的平均反应速率v(CH4)==moL/(L·min)，

v(H2)=3v(CH4)=moL/(L·min)，故答案为：moL/(L·min)；

②T℃时，该反应的平衡常数K===6.75，故答案为：6.75；

③当温度升高到(T+l00)℃时，容器中c(CO)=0.75mol/L，表明平衡正向移动，则该反应是吸热反应，故答案为：吸热；

（3）①由300℃时，增大压强，平衡正向移动，CH3OH的体积分数增大，所以p1＞p2，故答案为：＞；

②设向密闭容器充入了1molCO和2molH2，CO的转化率为x，则

CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)

起始1 2 0

变化x 2x x

结束1-x 2-2x x

在C点时，CH3OH的体积分数==0.5，解得x=0.75，故答案为：0.75。