题目内容
I．甲醇是一种优质燃料，可制作燃料电池．工业上可用下列两种反应制备甲醇：
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H1
CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H2
已知：2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H3，则2CO（g）+O2（g）=2CO2（g） 的反应热△H= （用△H1、△H2、△H3表示）．
II．工业上可利用“甲烷蒸气转化法生产氢气”，反应为：CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）．
已知温度、压强和水碳比[
]对甲烷平衡含量的影响如图1：
（1）温度对该反应的反应速率和平衡移动的影响是 ．
（2）其他条件不变，请在图2中画出压强为2MPa时，CH4平衡含量与水碳比之间关系曲线．
（只要求画出大致的变化曲线）
（3）已知：在700℃，1MPa时，1mol CH4与1mol H2O在1L的密闭容器中反应，6分钟达到平衡，此时CH4的转化率为80%，求这6分钟H2的平均反应速率和该温度下反应的平衡常数是多少？（写出计算过程，结果保留小数点后一位数字．）
III．某实验小组设计如图3所示的电池装置，正极的电极反应式为 ．
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H1
CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H2
已知：2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H3，则2CO（g）+O2（g）=2CO2（g） 的反应热△H=
II．工业上可利用“甲烷蒸气转化法生产氢气”，反应为：CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）．
已知温度、压强和水碳比[
| n(H2O) |
| n(CH4) |
（1）温度对该反应的反应速率和平衡移动的影响是
（2）其他条件不变，请在图2中画出压强为2MPa时，CH4平衡含量与水碳比之间关系曲线．
（只要求画出大致的变化曲线）
（3）已知：在700℃，1MPa时，1mol CH4与1mol H2O在1L的密闭容器中反应，6分钟达到平衡，此时CH4的转化率为80%，求这6分钟H2的平均反应速率和该温度下反应的平衡常数是多少？（写出计算过程，结果保留小数点后一位数字．）
III．某实验小组设计如图3所示的电池装置，正极的电极反应式为
考点：体积百分含量随温度、压强变化曲线,用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学电源新型电池,用化学平衡常数进行计算
专题：
分析：Ⅰ．根据盖斯定律构造目标热化学方程式，据此计算反应热；
Ⅱ．（1）温度越高反应速率越快，压强一定时，根据图象中甲烷含量随温度变化分析温度对平衡移动影响；
（2）压强为2MPa时，水碳比[
]越大，平衡时CH4含量越小，据此画出CH4平衡含量与水碳比之间关系曲线；
（3）利用三段式计算平衡时各组分的平衡浓度，再根据v=
算v（H2），代入平衡常数表达式计算其平衡常数；
Ⅲ．正极发生还原反应，氧气在正极获得电子，碱性条件下生成氢氧根．
Ⅱ．（1）温度越高反应速率越快，压强一定时，根据图象中甲烷含量随温度变化分析温度对平衡移动影响；
（2）压强为2MPa时，水碳比[
| n(H2O) |
| n(CH4) |
（3）利用三段式计算平衡时各组分的平衡浓度，再根据v=
| △c |
| △t |
Ⅲ．正极发生还原反应，氧气在正极获得电子，碱性条件下生成氢氧根．
解答：
解：Ⅰ．已知：①CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H1
②CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H2
③2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H3，
根据盖斯定律，①×2-②×2+③得2CO（g）+O2（g）=2CO2（g），则其反应热△H=2△H1-2△H2+△H3，
故答案为：2△H1-2△H2+△H3；
Ⅱ．（（1）其他条件不变，升高温度，反应速率加快，由图象可知，温度越高，甲烷的百分含量减小，平衡向正反应方向移动，
故答案为：其他条件不变，升高温度，反应速率加快，平衡向正反应方向移动；
（2）其他条件不变，压强为2MPa时，CH4平衡含量随水碳比的增大而减小，其关系曲线为
，故答案为：；
（3）参加反应的CH4为：1mol×80%=0.8mol，则：
CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）
开始（mol/L）：1 1 0 0
变化（mol/L）：0.8 0.8 0.8 2.4
平衡（mol/L）：0.2 0.2 0.8 2.4
所以v（H2）=
=0.4 mol/（L?min），
故该温度下，平衡常数=
=276.5，
答：氢气的平均速率为0.4 mol/（L?min），该温度下平衡常数为276.5；
Ⅲ．正极发生还原反应，氧气在正极获得电子，碱性条件下生成氢氧根，正极电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，
故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-．
②CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H2
③2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H3，
根据盖斯定律，①×2-②×2+③得2CO（g）+O2（g）=2CO2（g），则其反应热△H=2△H1-2△H2+△H3，
故答案为：2△H1-2△H2+△H3；
Ⅱ．（（1）其他条件不变，升高温度，反应速率加快，由图象可知，温度越高，甲烷的百分含量减小，平衡向正反应方向移动，
故答案为：其他条件不变，升高温度，反应速率加快，平衡向正反应方向移动；
（2）其他条件不变，压强为2MPa时，CH4平衡含量随水碳比的增大而减小，其关系曲线为
，故答案为：；（3）参加反应的CH4为：1mol×80%=0.8mol，则：
CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）
开始（mol/L）：1 1 0 0
变化（mol/L）：0.8 0.8 0.8 2.4
平衡（mol/L）：0.2 0.2 0.8 2.4
所以v（H2）=
| ||
| 6min |
故该温度下，平衡常数=
| 0.8×2．43 |
| 0.2×0.2 |
答：氢气的平均速率为0.4 mol/（L?min），该温度下平衡常数为276.5；
Ⅲ．正极发生还原反应，氧气在正极获得电子，碱性条件下生成氢氧根，正极电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，
故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-．
点评：本题比较综合，涉及反应热计算、化学平衡图象及影响因素、反应速率与平衡常数计算、原电池等，是对基础知识的应用，注意掌握盖斯定律计算反应热，难度中等．
练习册系列答案
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下列几种物质的溶解度大小的比较中，正确的是（ ）
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