Question

氢气将会成为21世纪最理想的能源又是重要的化工原料，用甲烷制氢是一种廉价的制氢方法．有关的热化学方程式如下：CH₄（g）+

1

2

O₂（g）?CO（g）+2H₂（g）△H=-36kJ?mol^-1…①
CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H=+216kJ?mol^-1…②
（1）下列说法正确的是

C

．
A．2H₂O（l）=2H₂（g）+O₂（g）△H=+504kJ?mol^-1
B．其它条件不变时，增大体系压强，反应①②中甲烷的转化率均增大
C．为维持恒定温度（不考虑热量损失），某反应器中同时发生反应①与②时，消耗甲烷的物质的量之比为6：1
（2）工业上常采用甲烷与水蒸气作用制氢气，为何不用其他的烃与水蒸气作用制取氢气？

①甲烷来源丰富制氢成本低；②甲烷比其它烃的含氢量高，等质量烃制氢时用甲烷的收率是最高的

．
（3）某温度下，在100L反应器中充入甲烷和水蒸汽的分别为100mol和300mol时，假定只发生反应CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）．当甲烷的转化率为0.5时，此时平衡常数为

1.35

．

Answer 1

分析：（1）A．由反应②-①可计算H₂O（g）=H₂（g）+

1

2

O₂（g）的△H，气态水的能量比液态水能量高；
B．反应均为气体体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动；
C．维持恒定温度，吸收与放出的热量相等；
（2）甲烷中含H量高，且来源广；
（3）CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）
开始 1        3        0       0
转化0.5       0.5      0.5     1.5
平衡0.5       2.5      0.5     1.5
K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比．

解答：解：（1）A．由反应②-①可计算H₂O（g）=H₂（g）+

1

2

O₂（g）的△H=+252kJ?mol^-1，则2H₂O（g）=2H₂（g）+O₂（g）△H=+504kJ?mol^-1，气态水的能量比液态水能量高，故A错误；
B．反应均为气体体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，所以反应①②中甲烷的转化率均减小，故B错误；
C．维持恒定温度，吸收与放出的热量相等，则反应器中同时发生反应①与②时，消耗甲烷的物质的量之比为

216

36

=6：1，故C正确；
故答案为：C；
（2）甲烷中含H量高，且来源广，其优点为①甲烷来源丰富制氢成本低；②甲烷比其它烃的含氢量高，等质量烃制氢时用甲烷的收率是最高的，
故答案为：①甲烷来源丰富制氢成本低；②甲烷比其它烃的含氢量高，等质量烃制氢时用甲烷的收率是最高的；
（3）CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）
开始 1        3        0       0
转化0.5       0.5      0.5     1.5
平衡0.5       2.5      0.5     1.5
K=

0.5×(1.5)3

0.5×2.5

=1.35，故答案为：1.35．

点评：本题考查计算，涉及盖斯定律及化学平衡的计算，注重高考常考考查的考查，（1）中A为解答的易错点，题目难度中等．