Question

合成气(CO和H2)是重要的化工原料，在工业生产中有着广泛的应用。

（1）工业上用甲烷和水蒸气在高温条件下发生反应制备合成气(CO和H2)，4g甲烷完全反应吸收51.5KJ热量，写该反应的热化学方程式

（2）工业上常用合成气来冶炼金属，其中CO还原氧化铁来冶炼生铁方程式如下：

3CO(g)+Fe2O3(s) 3CO2(g)+ 2Fe(s) △H<0

①如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生，当反应达到平衡时， 。

A．容器中Fe2O3的质量不随时间而变化 B．反应物不再转化为生成物

C．n (CO) ：n (CO2) = 1：1 D．容器中气体的压强不随时间而变化

②在一个容积为4L的密闭容器中，1000℃时加入4mol CO(g)和足量Fe2O3(s)，反应2分钟后达到平衡，测得此时容器内气体的密度为40g/L，求该时间范围内反应的平均反应速率υ(CO2)= ___、CO的平衡转化率= _____、该反应的化学平衡常数K= 。

 

Answer 1

（1）CH4(g)＋H2O(g) = CO (g)＋3H2 (g)　 △H=+206kJ?mol-1(2分)

（2）①A D(2分，少选、错选均为0分)

② 0.375 mol/(L?min)(2分)75% (1分) 27(2分)

【解析】

试题分析：：（1）4g甲烷完全反应吸收51.5KJ热量，16g甲烷和水反应吸收热量为206KJ；反应的热化学方程式为：CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+206KJ/mol；

（2）①A中容器中Fe2O3的质量不随时间而变化，说明反应达到平衡，故A符合；B中平衡时，正逆反应都进行只是正反应速率和逆反应速率相同，故B不符合；C中一氧化碳和二氧化碳的物质的量之比和起始量有关，n(CO)：n(CO2)不一定为1：1，故C不符合；D在反应是气体体积不变的反应，平衡时容器中气体的压强不随时间而变化，故D正确；

② 3CO(g)+Fe2O3(s)═3CO2(g)+2Fe(s)

起始(mol) 4 0

变化(mol) x x

平衡(mol) 4-x  x

容器内气体的密度为40g/L：=40g/L计算得到x=3mol；

该时间范围内反应的平均反应速率υ(CO2)==0.375mol/L；

CO的平衡转化率=×100%=75%

考点：考查热化学方程式的书写，盖斯定律的计算应用，化学平衡的特征分析，利用化学平衡的三段式计算反应速率，转化率。