Question

（7分）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．從天然氣獲得合成氣過程中可能發生的反應有：
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

請回答下列問題：
（1）在一恒容密閉容器中進行反應①，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，（H₂）=             ；10min時，改變的外界條件可能是              ．
（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②，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③中△H₃=         ．800℃時，反應③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③中正、逆反應速率的關系式是      （填代號）．
a．v（正）＞v（逆）      b．v（正）＜v（逆）
c．v（正）=v（逆）       d．無法判斷．

Answer 1

（1） 0．3mol/（L?min）   升高溫度
（2）．
（3）﹣41．2kJ/mol      a

試題分析：（1）由圖1可知，前5min內甲烷的濃度變化為0．50 mol·L^－1，根據v=△c/△t計算v(CH₄)= 0．1mol/（L?min）結合反應速率之比等于化學計量數之比計算可得v(H₂)= 0．3mol/（L?min），注意寫清單位；由圖1可知，10min時甲烷的濃度繼續減小，該反應向正反應方向移動，而該反應為吸熱反應，則改變的條件可能為升高溫度。（2）由圖1結合題意知甲容器的反應條件為等溫等容，乙容器的反應條件為等溫等壓，甲、乙兩容器中分別充入等物質的量的CH₄和CO₂，且甲、乙兩容器初始容積相等，甲的體積不變，乙的壓強不變，則假定甲不變，乙中發生CH₄（g）+CO₂（g）?2CO（g）+2H₂（g），其體積增大，則相當于壓強減小，化學平衡向正反應方向移動，乙容器中CH₄的轉化率增大，但壓強小，反應速率減慢，則達到平衡的時間變長，由此可畫出圖像。（3）根據蓋斯定律可知，①-②可得反應③，則△H₃=+206．1kJ/mol-（+247．3kJ/mol）=-41．2kJ/mol；800℃時，反應③的K=1．0時，四種氣體在同一密閉容器中，體積相同，則物質的量與濃度成正比，由表格中的數據計算得Q＜K，該反應向正反應方向移動，則正反應速率大于逆反應速率，即選a。