题目内容
CO和H2可作为能源和化工原料，应用十分广泛．制取CO和H2的有关化学反应的能量变化如图3所示．
（1）写出CH4（g）与H2O（g）反应生成CO（g）和H2（g）的热化学方程式 ．
（2）CO和H2可以合成二甲醚，化学方程式为3CO（g）+3H2（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g）△H＜0．
如果上述反应方程式的平衡常数K值变大，则该反应 （选填编号）．
A．一定向正反应方向移动 B．在平衡移动时正反应速率先增大后减小
C．一定向逆反应方向移动 D．在平衡移动时逆反应速率先减小后增大
（3）一定条件下，可以由CO2（g）和H2（g）合成CH4（g），同时还生成H2O（g）．
①向一容积为2L的恒容密闭容器中充人一定量的CO2和H2，在300℃时发生上述反应，10min达到平衡时部分物质的浓度如图1所示：用CH4表示达到平衡时的正反应速率 ，起始充H2的物质的量为 ，该温度下的平衡常数等于 ．
②图2表示H2在建立平衡过程中的速率时间图，若现在20min时扩大容器体积，并在30min时又达到状态，请在图2中画出H2的逆反应方向速率时间图象．
（1）写出CH4（g）与H2O（g）反应生成CO（g）和H2（g）的热化学方程式
（2）CO和H2可以合成二甲醚，化学方程式为3CO（g）+3H2（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g）△H＜0．
如果上述反应方程式的平衡常数K值变大，则该反应
A．一定向正反应方向移动 B．在平衡移动时正反应速率先增大后减小
C．一定向逆反应方向移动 D．在平衡移动时逆反应速率先减小后增大
（3）一定条件下，可以由CO2（g）和H2（g）合成CH4（g），同时还生成H2O（g）．
①向一容积为2L的恒容密闭容器中充人一定量的CO2和H2，在300℃时发生上述反应，10min达到平衡时部分物质的浓度如图1所示：用CH4表示达到平衡时的正反应速率
②图2表示H2在建立平衡过程中的速率时间图，若现在20min时扩大容器体积，并在30min时又达到状态，请在图2中画出H2的逆反应方向速率时间图象．
考点：热化学方程式,化学平衡的影响因素,化学反应速率变化曲线及其应用
专题：化学平衡专题
分析：（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式；
（2）根据平衡常数K值变大，即平衡右移，必须通过降低温度来分析；
（3）①依据化学平衡三段式列式计算，图象中读出平衡浓度，根据反应速率V=
和平衡常数表达式来计算；
②反应是气体体积减小的反应，在20min时扩大容器体积，减小压强，反应速率减小，正逆反应速率减小，正反应速率减小的多，反应逆向进行，逆反应速率减小的小，随反应进行氢气逆反应速率减小最后达到平衡状态．
（2）根据平衡常数K值变大，即平衡右移，必须通过降低温度来分析；
（3）①依据化学平衡三段式列式计算，图象中读出平衡浓度，根据反应速率V=
| △C |
| △t |
②反应是气体体积减小的反应，在20min时扩大容器体积，减小压强，反应速率减小，正逆反应速率减小，正反应速率减小的多，反应逆向进行，逆反应速率减小的小，随反应进行氢气逆反应速率减小最后达到平衡状态．
解答：
解：（1）由图三可知：CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H=-846.3KJ/mol ①
CO2（g）=CO（g）+
O2（g）△H=+282KJ/mol ②
H2（g）+
O2（g）=H2O（g）△H=-241.8KJ/mol ③
将①+②-③×3可得：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=（-846.3KJ/mol）+（+282KJ/mol ）-（-241.8KJ/mol ）×3=+161.1 kJ?mol-1
故答案为：CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）△H=+161.1 kJ?mol-1；
（2）反应3CO（g）+3H2（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g）的△H＜0，故若使平衡常数K值变大，则平衡右移，必须通过降低温度才能实现．
A、平衡常数K值变大，平衡右移，故A正确；
B、平衡常数K值变大，平衡右移，须降低温度，而降低温度时正反应速率一直减小，故B错误；
C、平衡常数K值变大，平衡右移，故C错误；
D、平衡常数K值变大，平衡右移，须降低温度，而降低温度时逆反应速率开始减小，由于平衡右移，生成物的浓度后来增大，故逆反应速率后来增大，故D正确．
故选AD；
（3）①平衡状态c（H2）=c（CH4）=0.8mol/L，c（CO2）=0.2mol/L；
CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g）
起始量（mol/L） 1.0 4.0 0 0
变化量（mol/L） 0.8 3.2 0.8 1.6
平衡量（mol/L） 0.2 0.8 0.8 1.6
用CH4表示达到平衡时的正反应速率=
=0.08 mol?L-1?min-1；
起始充H2的物质的量=4.0mol/L×2L=8mol；
平衡常数K=
=25；
故答案为：0.08 mol?L-1?min-1； 8 mol； 25；
②CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g），反应是气体体积减小的反应，在20min时扩大容器体积，减小压强，反应速率减小，正逆反应速率减小，正反应速率减小的多，反应逆向进行，逆反应速率减小的小，随反应进行氢气逆反应速率减小最后达到平衡状态，氢气的逆反应速率如右图CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g），反应是气体体积减小的反应，在20min时扩大容器体积，减小压强，反应速率减小，正逆反应速率减小，正反应速率减小的多，反应逆向进行，逆反应速率减小的小，随反应进行氢气逆反应速率减小最后达到平衡状态，氢气的逆反应速率如右图：
，
故答案为：．
CO2（g）=CO（g）+
| 1 |
| 2 |
H2（g）+
| 1 |
| 2 |
将①+②-③×3可得：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=（-846.3KJ/mol）+（+282KJ/mol ）-（-241.8KJ/mol ）×3=+161.1 kJ?mol-1
故答案为：CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）△H=+161.1 kJ?mol-1；
（2）反应3CO（g）+3H2（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g）的△H＜0，故若使平衡常数K值变大，则平衡右移，必须通过降低温度才能实现．
A、平衡常数K值变大，平衡右移，故A正确；
B、平衡常数K值变大，平衡右移，须降低温度，而降低温度时正反应速率一直减小，故B错误；
C、平衡常数K值变大，平衡右移，故C错误；
D、平衡常数K值变大，平衡右移，须降低温度，而降低温度时逆反应速率开始减小，由于平衡右移，生成物的浓度后来增大，故逆反应速率后来增大，故D正确．
故选AD；
（3）①平衡状态c（H2）=c（CH4）=0.8mol/L，c（CO2）=0.2mol/L；
CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g）
起始量（mol/L） 1.0 4.0 0 0
变化量（mol/L） 0.8 3.2 0.8 1.6
平衡量（mol/L） 0.2 0.8 0.8 1.6
用CH4表示达到平衡时的正反应速率=
| 0.8mol/L |
| 10min |
起始充H2的物质的量=4.0mol/L×2L=8mol；
平衡常数K=
| 0.8×1．62 |
| 0.2×0．84 |
故答案为：0.08 mol?L-1?min-1； 8 mol； 25；
②CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g），反应是气体体积减小的反应，在20min时扩大容器体积，减小压强，反应速率减小，正逆反应速率减小，正反应速率减小的多，反应逆向进行，逆反应速率减小的小，随反应进行氢气逆反应速率减小最后达到平衡状态，氢气的逆反应速率如右图CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g），反应是气体体积减小的反应，在20min时扩大容器体积，减小压强，反应速率减小，正逆反应速率减小，正反应速率减小的多，反应逆向进行，逆反应速率减小的小，随反应进行氢气逆反应速率减小最后达到平衡状态，氢气的逆反应速率如右图：
，故答案为：
．
点评：本题考查化学反应速率和化学平衡有关知识的综合应用，同时考查学生用数学知识解决化学问题的能力，难度较大，注意平衡常数计算应用，题目难度中等．
练习册系列答案
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下列物质属于电解质的是（ ）
①NaOH ②C2H5OH ③NH3 ④BaSO4 ⑤HCl ⑥Cu．
①NaOH ②C2H5OH ③NH3 ④BaSO4 ⑤HCl ⑥Cu．
| A、①④⑤ | B、①③⑤ |
| C、①④⑤⑥ | D、③④⑤ |
有A、D、E、G、M、L六种前四周期的元素．A是宇宙中最丰富的元素．D原子核外有1个未成对电子，D+比E原子少一个电子层，E原子得一个电子填入3p轨道后，3p轨道呈全充满状态．G原子的2p轨道有2个未成对电子，M的最高化合价和最低化合价的代数和为4，与G的原子序数相差8．L位于周期表第12纵行且是六种元素中原子序数最大的．R是由M、L形成的化合物，其晶胞结构如图所示．请回答下列问题：