Question

17．随着环保意识增强，清洁能源越来越受到人们关注．
（1）甲烷是一种理想的洁净燃料．已知：
CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-802.3 kJ•mol^-1
H₂O（1）═H₂O（g），△H=+44.0 kJ•mol^-l
则4.8g甲烷气体完全燃烧生成液态水，放出的热量为267.09kJ．
（2）利用甲烷与水反应制备氢气，因原料廉价，具有推广价值．
该反应为：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）；△H=+206.1 kJ•mol^-l．
①若800℃时，反应的化学平衡常数K=l.0，某时刻测得该温度下密闭容器中各物质的物质的量浓度如下表     

CH4 （g）	H2O （g）	CO （g）	H2 （g）
3.0mol•L-1	8.5mol•L-1	2.0mol•L-1	2.0mol•L-1

则此时正逆反应速率的关系式a．（填序号）
a．v（正）＞v（逆）         b．v（正）＜v（逆）    
c．v（正）=v（逆）        d．无法判断
②为了探究温度、压强对上述反应的影响，某学习小组进行了以下三组对比实验温度为360℃或480℃、压强为101 kPa或303 kPa．

实验序号	温度/℃	压强/kPa	v（CH4）/mol•L-1•s-1	v（H2O）/mol•L-1•s-1
1	360	P1	0.100	0.100
2	480	101	0.120	0.120
3	360	P2	0.080	0.080

表中P₁=303，P₂=101； 实验2、3的目的是研究温度对化学反应速率的影响．
实验l、2、3中反应的化学平衡常数的大小关系是K₁=K₃＜K₂ （用K₁、K₂、K₃表示）．

Answer 1

分析 （1）已知：①．CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-802.3 kJ•mol^-1
②．H₂O（1）═H₂O（g），△H=+44.0 kJ•mol^-l
根据盖斯定律，①-②×2可得：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-990.3 kJ•mol^-1，再计算甲烷物质的量，结合热化学方程式计算放出的热量；
（2）①计算此时浓度商Qc，若Qc=K，处于平衡状态，若Qc＜K，反应向正反应进行，若Qc＞K，反应向逆反应进行，进而判断v（正）、v（逆） 相对大小；
②要研究温度对化学反应速率影响，则其它条件必须相同，则1、2的压强必须相同；要研究压强对反应速率影响，则其它条件必须相同，则温度必须相同；
化学平衡常数只与温度有关，与压强等其它因素无关．

解答 解：（1）已知：①CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-802.3kJ•mol^-1，
②H₂O（1）=H₂O（g）△H=+44.0kJ•mol^-1，
根据盖斯定律，①-②×2得，甲烷气体完全燃烧生成液态水的热化学方程式为：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ•mol^-1，
所以4.8g甲烷气体的物质的量为$\frac{4.8g}{16g/mol}$=0.3mol，故完全燃烧生成液态水，放出热量为0.3mol×890.3kJ•mol^-1=267.09kJ，
故答案为：267.09kJ；
（2）①此时浓度商Qc=$\frac{2×{2}^{3}}{3×8.5}$=0.63＜平衡常数K=1，故反应向正反应进行，故v（正）＞v（逆），
故选：a；
②根据表中数据知，1、3相比，其温度相同，研究的是压强对化学反应速率影响，1的反应速率大于3，所以1的压强大于3，所以P1为303kPa、P3为101kPa；
实验2、3的压强相同但温度不同，其目的是研究温度对化学反应速率的影响；
化学平衡常数只与温度有关，温度相同其平衡常数相同，该反应的正反应是吸热反应，所以升高温度平衡常数增大，则K₁=K₃＜K₂，
故答案为：303；101；研究温度对化学反应速率的影响；K₁=K₃＜K₂．

点评 本题考查化学平衡有关计算、探究反应速率影响因素、盖斯定律等知识点，为高频考点，侧重考查学生实验探究、总结归纳能力及计算能力，会根据浓度商与平衡常数相对大小确定反应方向，题目难度中等．