Question

（2010?梅州一模）合成氣的主要成分是一氧化碳和氫氣，可用于合成二甲醚等清潔燃料．
請回答下列問題：
（1）在一密閉容器中進行反應CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H₁=+206.1kJ/mol，測得CH₄的物質的量濃度隨反應時間的變化如圖1所示．反應進行的前5min內，v（H₂）=

0.3mol/（L?min）

；10min時，改變的外界條件可能是

升高溫度或充入水蒸氣

．
（2）如圖2所示，在甲、乙兩容器中分別充入等物質的量的CH₄和CO₂，使甲、乙兩容器初始容積相等．在相同溫度下發生反應CH₄（g）+CO₂（g）?2CO（g）+2H₂（g）△H₂=+247.3kJ/mol，并維持反應過程中溫度不變．已知甲容器中CH₄的轉化率隨時間變化的圖象如圖3所示，請在圖3中畫出乙容器中CH₄的轉化率隨時間變化的圖象．
（3）反應CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₃=-41.2kJ/mol在800℃時的化學平衡常數K=1.0，某時刻測得該溫度下的密閉容器中各物質的物質的量見下表：

CO	H2O	CO2	H2
0.5mol	8.5mol	2.0mol	2.0mol

此時反應中正、逆反應速率的關系式是

a

（填序號）．
a．v（正）＞v（逆）       b．v（正）＜v（逆）        c．v（正）=v（逆）       d．無法判斷．

Answer 1

分析：（1）根據V=

△C

△t

求出CH₄的化學反應速率，然后根據反應速率之比等于化學計量數之比，求出H₂的化學反應速率；根據圖象可知化學反應速率加快，化學平衡正向移動；
（2）由于CH₄（g）+CO₂（g）?2CO（g）+2H₂（g）是氣體體積增大的反應，要保持恒壓，須擴大容器的體積，對于甲容器來說相當于減壓，速率減慢，平衡正向移動；
（3）根據濃度熵Q與平衡常數K的大小來判斷v（正）和v（逆）的大小．

解答：解：（1）CH₄的化學反應速率為V=

△C

△t

=

0.5mol/L

5min

=0.1mol/（L?min），根據反應速率之比等于化學計量數之比，H₂的化學反應速率為0.3mol/（L?min），故答案為：0.3mol/（L?min）；
根據圖象可知化學反應速率加快，化學平衡正向移動，根據外界條件對化學反應速率的影響和對化學平衡的影響，可用升高溫度或充入水蒸氣來達到目的，故答案為：升高溫度或充入水蒸氣；
（2）因CH₄（g）+CO₂（g）?2CO（g）+2H₂（g）是氣體體積增大的反應，要保持恒壓，須擴大容器的體積，對于甲容器來說相當于減壓，速率減慢，平衡正向移動，所以到達平衡的時間長，甲烷的轉化率提高，其圖象為：
，故答案為：．
（3）反應CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）在某時刻的濃度冪之積為Q=

C(H2)×C(CO2)

C(CO)×C(H2O)

=

2×2

0.5×8.5

=0.94＜1.0，反應正向進行，v（正）＞v（逆），故選：a．

點評：本題主要考查了化學反應速率的計算、外界條件對化學反應速率和平衡的影響等，難度中等．