题目内容
(1)在O?30小时内,CH4的平均生成速率v(Ⅰ)、v(Ⅱ)和v(Ⅲ)由大到小的顺序为
(2)将所得CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器,发生反应CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g),该反应的△H=+206kJ.mol-1.
①由热化学方程式可知,该反应反应物的总能量
②将等物质的量的CH4和H2O(g)充入1L恒容密闭容器,某温度下反应达到平衡,平衡常数K=27,此时测得CO的物质的量为0.10mol,CH4的平衡转化率为
(3)已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-802kJ?mol-1
写出由CO2(g)和H2O(g)反应生成CO(g)、H2(g)和O2(g)的热化学方程式
考点:化学平衡的计算,反应热和焓变,热化学方程式
专题:化学反应中的能量变化,化学平衡专题
分析:(1)相同时间甲烷的物质的量的变化量越大,表明平均速率越大,相同时间甲烷的物质的量的变化量越小,平均反应速率越小;
(2)①CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g),该反应的△H=+206kJ?mol-1,反应是吸热反应,反应物能量低于生成物能量;
②依据合成平衡三段式列式计算得到转化率;
(3)依据盖斯定律和已知热化学方程式写出目标反应的热化学方程式.
(2)①CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g),该反应的△H=+206kJ?mol-1,反应是吸热反应,反应物能量低于生成物能量;
②依据合成平衡三段式列式计算得到转化率;
(3)依据盖斯定律和已知热化学方程式写出目标反应的热化学方程式.
解答:
解:(1)由图2可知,在0~30h内,甲烷的物质的量变化量为△n(Ⅰ)<△n(Ⅱ)<△n(Ⅲ),故在0~30h内,CH4的平均生成速率大小为:v(Ⅲ)>v(Ⅱ)>v(Ⅰ),
故答案为:v(III)>v(II)>v(I);
(2)①CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g),该反应的△H=+206kJ?mol-1,反应是吸热反应,反应过程中反应物能量低于生成物总能量,即:
,故答案为:低于;
②将等物质的量的CH4和H2O(g)充入1L恒容密闭容器,某温度下反应达到平衡,平衡常数K=27,此时测得CO的物质的量为0.10mol,根据平衡的三步计算可求CH4的平衡转化率:
CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)
起始量(mol) x x 0 0
变化量(mol) 0.10 0.10 0.10 0.30
平衡量(mol) x-0.10 x-0.10 0.10 0.30
该反应的平衡常数为:K=
=27,
解:x=0.11mol
甲烷的转化率为:
×100%=91%,
故答案为:91%;
(3)①CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g),△H=+206kJ?mol-1,
②CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H=-802kJ?mol-1,
依据盖斯定律①-②可得:CO2(g)+3H2O(g)═2O2(g)+CO(g)+3H2(g)△H=+1008 kJ?mol-1,
故答案为:CO2(g)+3H2O(g)═2O2(g)+CO(g)+3H2(g)△H=+1008 kJ?mol-1.
故答案为:v(III)>v(II)>v(I);
(2)①CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g),该反应的△H=+206kJ?mol-1,反应是吸热反应,反应过程中反应物能量低于生成物总能量,即:
②将等物质的量的CH4和H2O(g)充入1L恒容密闭容器,某温度下反应达到平衡,平衡常数K=27,此时测得CO的物质的量为0.10mol,根据平衡的三步计算可求CH4的平衡转化率:
CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)
起始量(mol) x x 0 0
变化量(mol) 0.10 0.10 0.10 0.30
平衡量(mol) x-0.10 x-0.10 0.10 0.30
该反应的平衡常数为:K=
| 0.10×0.303 |
| (x-0.10)2 |
解:x=0.11mol
甲烷的转化率为:
| 0.10mol |
| 0.11mol |
故答案为:91%;
(3)①CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g),△H=+206kJ?mol-1,
②CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H=-802kJ?mol-1,
依据盖斯定律①-②可得:CO2(g)+3H2O(g)═2O2(g)+CO(g)+3H2(g)△H=+1008 kJ?mol-1,
故答案为:CO2(g)+3H2O(g)═2O2(g)+CO(g)+3H2(g)△H=+1008 kJ?mol-1.
点评:本题考查了化学反应图象分析、化学平衡的计算、热化学方程式的书写原则和盖斯定律的计算应用,题目难度中等,注意掌握化学平衡图象的分析及计算方法,明确盖斯定律的概念及书写热化学方程式的方法.
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