题目内容
利用光能和光催化剂，可将CO2和H2O（g）转化为CH4和O2，其它条件相同的情况下，使用不同催化剂（Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ），CH4的产量随光照时间的变化如图所示．（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：
，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=
| 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．
练习册系列答案
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