Question

（1）氢能是高效、清洁能源，制氢技术的研究开发是氢能利用的必由之路．燃料水蒸气重整法是一种有效、经济、广泛采用的制氢方法，它是通过水蒸气与燃料间的反应来制取氢气的．①在催化剂作用下，天然气和水蒸气反应可制得一氧化碳和氢气，已知该反应每制得1kg氢气需要吸收3.44×10⁴ kJ热量，请写出该反应的热化学式：

 

；②CO可继续与水蒸气反应：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.0kJ?mol^-1．若将1mol甲烷与足量水蒸气充分反应得到1molCO₂，该反应的焓变△H=

 

；
（2）某温度时，在一体积为10L的容器中，通入2mol CO（g）和3mol H₂O（g）发生如下反应：CO（g）十H₂O（g）?CO₂（g）十H₂ （g）；△H＜0 各物质浓度变化如图所示：
①0-4min的平均反应速率v（H₂O）=

 

②该温度下，此反应的平衡常数K=

 

③该反应达到平衡时CO的转化率为

 

④能判断该反应达到化学平衡状态的依据是

 

A、容器中压强不变
B、混合气体中c（CO）不变
C、V（H₂）_正=V（H₂O）_逆
D、c（CO₂）=c（CO）
⑤若保持其他条件不变，向原平衡体系中再充入3molCO，则化学平衡向

 

反应方向移动（填“正”或“逆”），化学平衡常数值将

 

（填“增大”、“减小”或“不变”）

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线,反应热和焓变,化学平衡的影响因素

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题

分析：（1）①写出化学方程式，并计算出生成一定量氢气的热效应，得到热化学方程式；
②根据盖斯定律计算得到答案；
（2）①利用0-4min内H₂O的浓度变化，计算化学反应速率；
②利用平衡时各物质浓度计算化学平衡常数；
③转化的CO的浓度与起始浓度的比值获得CO的转化率；
④利用化学平衡状态特征判断；
⑤若保持其他条件不变，向原平衡体系中再充入3molCO，增大反应物浓度，化学平衡向正反应方向移动；化学平衡常数只与温度有关．

解答： 解：（1）①CH₄（g）+H₂0（g）=C0（g）+3H₂；由于生成1kg氢气需要吸收3.44×10⁴ kJ热量，则生成3mol氢气吸收热量为：

3.44×104 kJ

1000g 2g/mol

×3mol=206.4kJ?mol^-1，故答案为：CH₄（g）+H₂0（g）=C0（g）+3H₂△H=206.4kJ?mol^-1；
②将CH₄（g）+H₂0（g）=C0（g）+3H₂△H=206.4kJ?mol^-1与CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.0kJ?mol^-1相加，可得到：CH₄（g）+2H₂0（g）=CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165.4 kJ?mol^-1，故答案为：+165.4 kJ?mol^-1；
（2）①利用0-4min内H₂O的浓度变化为：△c（H₂O）=（0.30-0.18）mol/L=0.12mol/L，v（H₂O）=

0.12mol/L

4min

=0.03mol/（L?min），故答案为：0.03mol/（L?min）；
②平衡时，c（CO₂）=c（H₂）=△c（H₂O）=0.12mol/L，c（H₂O）=0.18mol/L，c（CO）=0.08mol/L，K=

c(CO2)?c(H2)

c(H2O)?c(CO)

=

0.12mol/L×0.12mol/L

0.18mol/L×0.08mol/L

=1，故答案为：1；
③△c（CO）=△c（H₂O）=0.12mol/L，该反应达到平衡时CO的转化率为

0.12mol/L

0.20mol/L

×100%=60%，故答案为：60%；
④A、反应前后气体体积不变，压强不能判断是否达到化学平衡状态，故A错误；
B、混合气体中c（CO）不变，达到化学平衡状态，故B正确；
C、V（H₂）_正=V（H₂O）_逆，由于V（H₂）_逆=V（H₂O）_逆，所以V（H₂）_正=V（H₂）_逆，达到化学平衡状态，故C正确；
D、c（CO₂）=c（CO），不能判断是否达到化学平衡状态，故D错误；
故选BC；
⑤若保持其他条件不变，向原平衡体系中再充入3molCO，增大反应物浓度，化学平衡向正反应方向移动；化学平衡常数只与温度有关，温度不变化学平衡常数不变，故答案为：正；不变．

点评：本题考查化学平衡图象、影响平衡的因素、平衡常数影响因素、化学反应速率的计算等，难度不大．