Question

【題目】CH4、CH3OH既是重要的化工原料,又是未來重要的能源物質。

(1)將1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g) 通入容積為100 L的反應室，在一定條件下發生反應CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)，測得在5 min時達到平衡，CH4的平衡轉化率為40%。則0~5 min內，用H2表示該反應的平均反應速率為_________。

(2)在一定條件下和有催化劑存在時,將1.0 mol CH4與2.0 mol H2O(g)充入密閉容器中發生反應CH4(g)+H2O(g) CH3OH(g)+H2(g)，下列措施可以提高化學反應速率的是___________(填選項序號)。

a.恒容條件下加He b. 恒壓條件下加He c.升高溫度 d. 投入更多的H2O(g)

e.縮小容器的體積 f. 及時分離生成的CH3OH

(3)在恒容條件下進行反應CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),則下列實驗事實不能作為判斷該反應達到平衡的標志是___________(填選項序號)。

A.消耗1 mol CO2同時消耗1 mol CH3OH

B.混合氣體的密度不變

C..混合氣體的平均相對分子質量不變

D.v正(H2)=3v逆(CH3OH )

E.容器內壓強不變

F.CH3OH(g)濃度不變

G.CO2(g)與H2(g)反應速率的比值不變

Answer 1

【答案】 0.0024mol/(Lmin) cde BG

【解析】(1)測得在5 min時達到平衡，CH4的平衡轉化率為40%，消耗甲烷是0.4mol，生成氫氣是1.2mol，濃度是0.012mol/L，則0～5 min內，用H2表示該反應的平均反應速率為0.012mol/L÷5min＝0.0024mol/(L·min)。(2)a.恒容條件下加He，濃度不變，反應速率不變；b. 恒壓條件下加He，容積增大，濃度減小，反應速率減小；c.升高溫度反應速率加快；d. 投入更多的H2O(g)，濃度增大，反應速率加快；e.縮小容器的體積，壓強增大，反應速率加快；f. 及時分離生成的CH3OH，濃度減小，反應速率減小。答案選cde；(3)A.消耗1 mol CO2同時消耗1 mol CH3OH表示正逆反應速率相等，達到平衡狀態，A正確；B.密度是混合氣的質量和容器容積的比值，在反應過程中質量和容積始終是不變的，因此混合氣體的密度不變不能說明，B錯誤；C.混合氣的平均相對分子質量是混合氣的質量和混合氣的總的物質的量的比值，質量不變，但物質的量是變化的，所以混合氣體的平均相對分子質量不變說明達到平衡狀態，C正確；D.v正(H2)=3v逆(CH3OH)表示正逆反應速率相等，達到平衡狀態，D正確；E.正反應體積減小，容器內壓強不變說明達到平衡狀態，E正確；F.CH3OH(g)濃度不變說明達到平衡狀態，F正確；G.CO2(g)與H2(g)反應速率的比值始終是1：3，不說明處于平衡狀態，G錯誤，答案選BG。