合成气的主要成分是一氧化碳和氢气,可用于合成二甲醚等清洁燃料.从天然气获得合成气过程中可能发生的反应有:

合成气的主要成分是一氧化碳和氢气,可用于合成二甲醚等清洁燃料.从天然气获得合成气过程中可能发生的反应有:
①CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)△H1=+206.1kJ/mol
②CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)△H2=+247.3kJ/mol
③CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H3

请回答下列问题:
(1)在一密闭容器中进行反应①,测得CH4的物质的量浓度随反应时间的变化如图1所示.反应进行的前5min内,v(H2)=______;10min时,改变的外界条件可能是______.
(2)如图2所示,在甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH4和CO2,使甲、乙两容器初始容积相等.在相同温度下发生反应②,并维持反应过程中温度不变.已知甲容器中CH4的转化率随时间变化的图象如图3所示,请在图3中画出乙容器中CH4的转化率随时间变化的图象______.
(3)反应③中△H3=______.800℃时,反应③的化学平衡常数K=1.0,某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量见下表:
COH2OCO2H2
0.5mol8.5mol2.0mol2.0mol
此时反应③中正、逆反应速率的关系式是______(填代号).
a.v(正)>v(逆)b.v(正)<v(逆)c.v(正)=v(逆)d.无法判断.
zyhang2099 1年前 已收到1个回答 举报

小妖的无名指 春芽

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解题思路:(1)根据图可知,前5min内甲烷的浓度由1.00mol/L减小为0.50mol/L,以此计算v(H2),由图可知,10min时甲烷的浓度继续减小,该反应向正反应方向移动;
(2)甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH4和CO2,且甲、乙两容器初始容积相等,由图可知,甲的体积不变,乙的压强不变,则假定甲不变,乙中发生CH4+CO2⇌2CO+2H2,其体积增大,则相当于压强减小,化学平衡向正反应方向移动,乙容器中CH4的转化率增大,但压强小,反应速率减慢,则达到平衡的时间变长;
(3)根据盖斯定律可知,①-②可得反应③,再利用Q与K的关系判断反应进行的方向,从而确定正逆反应速率的关系.

(1)根据图可知,前5min内甲烷的浓度由1.00mol/L减小为0.50mol/L,则v(CH4)=[1.00mol/L−0.50mol/L/5min]=0.1mol/(L•min),由化学计量数之比等于反应速率之比,
则v(H2)=3×0.1mol/(L•min)=0.3mol/(L•min),由图可知,10min时甲烷的浓度继续减小,该反应向正反应方向移动,而该反应为吸热反应,则升高温度符合题意,
故答案为:0.3 mol/(L•min);升高温度;
(2)甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH4和CO2,且甲、乙两容器初始容积相等,由图可知,甲的体积不变,乙的压强不变,则假定甲不变,乙中发生CH4+CO2⇌2CO+2H2,其体积增大,则相当于压强减小,化学平衡向正反应方向移动,乙容器中CH4的转化率增大,但压强小,反应速率减慢,则达到平衡的时间变长,则乙中CH4的转化率随时间变化的图象为
,故答案为:
(3)根据盖斯定律可知,①-②可得反应③,则△H3=+206.1kJ/mol-(+247.3kJ/mol)=-41.2kJ/mol,
800℃时,反应③的K=1.0时,正逆反应速率相等,化学平衡不移动;
由表格中的数据可知,气体的体积相同,则物质的量与浓度成正比,Q=[2.0×2.0/0.5×8.5]<K=1.0,该反应向正反应方向移动,则正反应速率大于逆反应速率,即选a,
故答案为:-41.2 kJ/mol;a.

点评:
本题考点: 化学反应速率的影响因素;用盖斯定律进行有关反应热的计算;化学平衡的影响因素.

考点点评: 本题考查化学反应速率的计算,化学平衡的移动及反应方向的判断,难度较大,(2)是学生解答中的难点,注意利用思维转化的方法来解答.

1年前

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