Question

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．
请回答下列问题：
（1）在一密闭容器中进行反应CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H₁=+206.1kJ/mol，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CH₄（g）+CO₂（g）?2CO（g）+2H₂（g）△H₂=+247.3kJ/mol，并维持反应过程中温度不变．已知甲容器中CH₄的转化率随时间变化的图象如图3所示，请在图3中画出乙容器中CH₄的转化率随时间变化的图象．
（3）反应CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₃=-41.2kJ/mol在800℃时的化学平衡常数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下表：

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

此时反应中正、逆反应速率的关系式是______（填序号）．
a．v（正）＞v（逆）       b．v（正）＜v（逆）        c．v（正）=v（逆）       d．无法判断．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据V=求出CH₄的化学反应速率，然后根据反应速率之比等于化学计量数之比，求出H₂的化学反应速率；根据图象可知化学反应速率加快，化学平衡正向移动；
（2）由于CH₄（g）+CO₂（g）?2CO（g）+2H₂（g）是气体体积增大的反应，要保持恒压，须扩大容器的体积，对于甲容器来说相当于减压，速率减慢，平衡正向移动；
（3）根据浓度熵Q与平衡常数K的大小来判断v（正）和v（逆）的大小．
解答：解：（1）CH₄的化学反应速率为V===0.1mol/（L?min），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/（L?min），故答案为：0.3mol/（L?min）；
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，故答案为：升高温度或充入水蒸气；
（2）因CH₄（g）+CO₂（g）?2CO（g）+2H₂（g）是气体体积增大的反应，要保持恒压，须扩大容器的体积，对于甲容器来说相当于减压，速率减慢，平衡正向移动，所以到达平衡的时间长，甲烷的转化率提高，其图象为：
，故答案为：．
（3）反应CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）在某时刻的浓度幂之积为Q===0.94＜1.0，反应正向进行，v（正）＞v（逆），故选：a．
点评：本题主要考查了化学反应速率的计算、外界条件对化学反应速率和平衡的影响等，难度中等．