Question

【題目】甲烷重整可以獲得CO、H2等重要化工原料，相關反應原理如下： ①CH4（g）+ O2（g）CO（g）+2H2（g）△H=﹣36kJ/mol
②CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）△H=+206kJ/mol
③CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g）△H=+247kJ/mol副反應
④CH4（g）+2O2（g）CO2（g）+2H2O （g）△H=﹣889.6kJ/mol

（1）反應CO2 （g）+H2（g）CO （g）+H2O（g）△H= ．
（2）某溫度下，向體積為1L的密閉容器中充入1molCH4和1molCO2 ， 只發生反應③，測得CH4（g）和CO（g）的濃度隨時間變化曲線如圖（1）所示．計算0～5小時H2的平均反應速率 ， 該溫度下的平衡常數為（保留兩位有效數字），若再往容器中充0.4molCH4和0.2molCO，其它條件不變，則平衡向方向移動．
（3）研究人員研究混合氣體比例對重整氣CO和H2含量影響，在初始溫度為973K時，n（O2）/n（H2O）按不同比例投入不同反應容器（絕熱）重整相同的時間，重整的數據如圖（2）：從圖可知，重整氣CO的含量隨 增大而增大，其主要原因是 ．
（4）甲烷重整可選氧化物NiO﹣Al2O3作為催化劑．工業上常用Ni（NO3）2、Al（NO3）3混合液加入氨水調節pH=12（常溫），然后將濁液高壓恒溫放置及煅燒等操作制備．加入氨水調節pH=12時，c（Ni2+）為 ． 已知：Ksp[Ni（OH）2]=5×10﹣16 ．

Answer 1

【答案】
（1）41kJ/mol
（2）0.12mol/（L?h）；1.1（mol/L）2；正
（3）反應②③是吸熱反應，反應①④是放熱反應，增加n（O2）/n（H2O），①④將向正方向移動，反應產生的熱量促使反應②③向正方向移動
（4）5×10﹣12mol/L
【解析】解：（1）已知①CH4（g）+ O2（g）CO（g）+2H2（g）△H=﹣36kJ/mol②CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）△H=+206kJ/mol③CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g）△H=+247kJ/mol副反應④CH4（g）+2O2（g）CO2（g）+2H2O （g）△H=﹣889.6kJ/mol據蓋斯定律，反應[（①﹣②）×4+（③﹣④）]÷2得 =41KJ/mol，所以答案是：41kJ/mol；（2）0～5小時時CO的濃度從0變化到0.60mol/L，據化學方程式可知，氫氣的反應速率v（H2）= =0.12mol/（Lh）；
平衡時濃度[CO]=[H2]=0.8mol/L，[CO2]=[CH4]=0.60mol/L，化學平衡常數K= = =1.1；再往容器中充0.4molCH4和0.2molCO，容器體積為1L，Qc= =1.07＜1.1，平衡正向移動，所以答案是：0.12mol/（Lh）；1.1（mol/L）2；正；（3）反應①CH4（g）+ O2（g）CO（g）+2H2（g）△H=﹣36kJ/mol
②CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）△H=+206kJ/mol
③CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g）△H=+247kJ/mol副反應
④CH4（g）+2O2（g）CO2（g）+2H2O （g）△H=﹣889.6kJ/mol
中，反應②③是吸熱反應，反應①④是放熱反應，增加n（O2）/n（H2O），①④將向正方向移動，反應產生的熱量促使反應②③向正方向移動，
所以答案是：反應②③是吸熱反應，反應①④是放熱反應，增加n（O2）/n（H2O），①④將向正方向移動，反應產生的熱量促使反應②③向正方向移動；（4）pH=12，c（OH﹣）=0.01mol/L，Ksp[Ni（OH）2]=5×10﹣16 ， c（Ni2+）= =5×10﹣12mol/L，所以答案是：5×10﹣12mol/L．
【考點精析】解答此題的關鍵在于理解反應熱和焓變的相關知識，掌握在化學反應中放出或吸收的熱量，通常叫反應熱，以及對化學平衡的計算的理解，了解反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%．