Question

【題目】能源是人類共同關注的重要問題。頁巖氣是從頁巖層中開采出來的一種非常重要的天然氣資源，頁巖氣的主要成分是甲烷，是公認的潔凈能源。

（1）頁巖氣不僅能用作燃料，還可用于生產(chǎn)合成氣(CO和H2)。CH4與H2O(g)通入聚焦太陽能反應器，發(fā)生反應CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H1

已知：①CH4、H2、CO的燃燒熱（△H）分別為-a kJmol-1、-b kJmol-1、-c kJmol-1；

②H2O(l)=H2O(g)；△H=+d kJmol-1

則△H1=____（用含字母a、b、c、d的代數(shù)式表示）kJmol-1。

（2）用合成氣生成甲醇的反應為：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2，在10L恒容密閉容器中按物質(zhì)的量之比1∶2充入CO和H2，測得CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度和壓強的關系如圖所示，200℃時n(H2)隨時間的變化如表所示：

t/min	0	1	3	5
n(H2)/mol	8.0	5.4	4.0	4.0

①△H2____(填“>”“<”或“ = ”)0。

②下列說法正確的是____(填標號）。

a.溫度越高，該反應的平衡常數(shù)越大

b.達平衡后再充入稀有氣體，CO的轉(zhuǎn)化率提高

c.容器內(nèi)氣體壓強不再變化時，反應達到最大限度

d.圖中壓強p1<p2

③03min內(nèi)用CH3OH表示的反應速率v(CH3OH)=____mol L-1·min-1。

④200℃時，該反應的平衡常數(shù)K=__。向上述200℃達到平衡的恒容密閉容器中再加入2mol CO、2mol H2、2mol CH3OH，保持溫度不變，則化學平衡___(填“正向”、“逆向”或“不”)移動。

Answer 1

【答案】-a+3b+c–d < cd （或0.067） 6.25 正向

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律作答。

（2）①溫度對平衡的影響因素為溫度升高，化學平衡向吸熱方向移動，如果正向移動，反應物的轉(zhuǎn)化率會升高；
②a．平衡常數(shù)表示反應進行的程度，當平衡正向移動時平衡常數(shù)增大；
b．達平衡后再充入稀有氣體，壓強增大，但不影響反應物和生成物的濃度，平衡不移動；
c．反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在進行的過程中，達到平衡前氣體總物質(zhì)的量在不斷變化；
d．在恒溫恒容的條件下，增大壓強，平衡向氣體總物質(zhì)的量減小的方向移動；
③先根據(jù)圖表計算在03min內(nèi)CH3OH的變化濃度，再利用公式v=計算03min內(nèi)v(CH3OH)；
④結合平衡狀態(tài)和平衡常數(shù)的公式計算，向上述200℃達到平衡的恒容密閉容器中再加入2mol CO、2mol H2、2mol CH3OH，保持溫度不變，根據(jù)此時濃度計算濃度商Qc，再比較Qc與K的關系判斷平衡移動方向。

(1)已知：①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H= a kJmol1，

②H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H= b kJmol1，

③CO(g)+O2(g)=CO2(g) △H= c kJmol1，

④H2O(l)=H2O(g) △H= +d kJmol1，

根據(jù)蓋斯定律,②×3+③①④可知：CH4(g)+H2O(g)═CO(g)+3H2(g),則△H1=(a+3b+cd) kJmol1，

(2)①由圖示可知在恒壓條件下,隨著溫度的升高CO的轉(zhuǎn)化率降低，說明升高溫度平衡逆向移動,即正反應為放熱反應，△H2<0；

②a. 反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)正方向為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，a項錯誤；

b. 達平衡后再充入稀有氣體，壓強增大，但平衡不移動，CO的轉(zhuǎn)化率不變，b項錯誤；

c. 反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在進行的過程中，達到平衡前氣體總物質(zhì)的量在不斷變化，當容器內(nèi)氣體壓強不再變化時，說明混合氣體的總物質(zhì)的量不再改變，反應達到平衡，即反應達到最大限度，c項正確；

d. 由圖示可知,在恒溫恒容的條件下,增大壓強,平衡向正方向移動,CO的轉(zhuǎn)化率增大,即圖中壓強p1<p2，d項正確；

故答案為：cd；

③由圖表可知，3min后反應達到平衡狀態(tài)

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

起始濃度(mol/L) 0.4 0.8 0

變化濃度(mol/L) 0.2 0.4 0.2

平衡濃度(mol/L) 0.2 0.4 0.2

03min內(nèi)用CH3OH表示的反應速率v(CH3OH)= =（或0.067） molL1min1，

④由③計算的平衡狀態(tài)可知，200℃時平衡常數(shù)K==6.25；向上述200℃達到平衡的恒容密閉容器中再加入2mol CO、2mol H2、2mol CH3OH,此時各物質(zhì)的濃度為c(CO)=0.4mol/L，c(H2)=0.6mol/L，c(CH3OH)=0.4mol/L，保持溫度不變，則化學平衡不變,此時Qc=＜K，則此時平衡向正向移動。