Question

【題目】CH4和H2O(g)可發生催化重整反應：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。

（1）已知：①2CO(g)+O2(g)2CO2(g)△H1=akJ/mol

②CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)△H2=bkJ/mol

③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H3=ckJ/mol

④CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H4

由此計算△H4=________kJ/mol

（2）T℃時，向1L恒容密閉容器中投入1molCH4和1molH2O(g)，發生反應：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)，經過tmin，反應達到平衡。已知平衡時.c(CH4)=0.5mol/L

①0～tmin內，該反應的平均反應速率v(H2)=____________。

②T℃時，該反應的平衡常數K=___________。

③當溫度升高到(T+l00)℃時，容器中c(CO)=0.75mol/L，則該反應是___________反應(填“吸熱”或“放熱”)。

（3）工業上用CO與H2在催化劑作用下合成CH3OH,其反應為：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。按n(CO):n(H2)=1:2向密閉容器中充入反應物，測得平衡時混合物中CH3OH的體積分數在不同壓強下隨溫度的變化如圖所示。

①P1__________P2(填“<”“>”或“=”)

②在C點時，CO轉化率為____________。

Answer 1

【答案】

（1）△H4=b+3c-2akJ·mol－1。

（2）①v(H2)=1.5/tmoL/(L·min)，②K=6.75(mol/L)2；③吸熱；

（3）①>，②75%

【解析】

試題分析：（1）已知：①2CO(g)+O2(g)2CO2(g)△H1=akJ/mol，

②CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)△H2=bkJ/mol，

③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H3=ckJ/mol，

根據蓋斯定律，將②+③×3-①×2得：

④CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H4=b+3c-2akJ·mol－1，故答案為：b+3c-2akJ·mol－1；

（2）T℃時，向1L恒容密閉容器中投入1molCH4和1molH2O(g)，發生反應：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)，經過tmin，反應達到平衡。已知平衡時c(CH4)=0.5mol/L，則反應的c(CH4)=1mol/L-0.5mol/L=0.5mol/L，平衡時c(H2O)=0.5mol/L，c(CO)=0.5mol/L，c(H2)=1.5mol/L.

①0～tmin內，該反應的平均反應速率v(CH4)==moL/(L·min)，

v(H2)=3v(CH4)=moL/(L·min)，故答案為：moL/(L·min)；

②T℃時，該反應的平衡常數K===6.75，故答案為：6.75；

③當溫度升高到(T+l00)℃時，容器中c(CO)=0.75mol/L，表明平衡正向移動，則該反應是吸熱反應，故答案為：吸熱；

（3）①由300℃時，增大壓強，平衡正向移動，CH3OH的體積分數增大，所以p1＞p2，故答案為：＞；

②設向密閉容器充入了1molCO和2molH2，CO的轉化率為x，則

CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)

起始1 2 0

變化x 2x x

結束1-x 2-2x x

在C點時，CH3OH的體積分數==0.5，解得x=0.75，故答案為：0.75。