Question

合成氣(CO和H2)是重要的化工原料，在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。

（1）工業(yè)上用甲烷和水蒸氣在高溫條件下發(fā)生反應(yīng)制備合成氣(CO和H2)，4g甲烷完全反應(yīng)吸收51.5KJ熱量，寫該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式

（2）工業(yè)上常用合成氣來冶煉金屬，其中CO還原氧化鐵來冶煉生鐵方程式如下：

3CO(g)+Fe2O3(s) 3CO2(g)+ 2Fe(s) △H<0

①如果上述反應(yīng)在體積不變的密閉容器中發(fā)生，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時， 。

A．容器中Fe2O3的質(zhì)量不隨時間而變化 B．反應(yīng)物不再轉(zhuǎn)化為生成物

C．n (CO) ：n (CO2) = 1：1 D．容器中氣體的壓強(qiáng)不隨時間而變化

②在一個容積為4L的密閉容器中，1000℃時加入4mol CO(g)和足量Fe2O3(s)，反應(yīng)2分鐘后達(dá)到平衡，測得此時容器內(nèi)氣體的密度為40g/L，求該時間范圍內(nèi)反應(yīng)的平均反應(yīng)速率υ(CO2)= ___、CO的平衡轉(zhuǎn)化率= _____、該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K= 。

 

Answer 1

（1）CH4(g)＋H2O(g) = CO (g)＋3H2 (g)　 △H=+206kJ?mol-1(2分)

（2）①A D(2分，少選、錯選均為0分)

② 0.375 mol/(L?min)(2分)75% (1分) 27(2分)

【解析】

試題分析：：（1）4g甲烷完全反應(yīng)吸收51.5KJ熱量，16g甲烷和水反應(yīng)吸收熱量為206KJ；反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+206KJ/mol；

（2）①A中容器中Fe2O3的質(zhì)量不隨時間而變化，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故A符合；B中平衡時，正逆反應(yīng)都進(jìn)行只是正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相同，故B不符合；C中一氧化碳和二氧化碳的物質(zhì)的量之比和起始量有關(guān)，n(CO)：n(CO2)不一定為1：1，故C不符合；D在反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)，平衡時容器中氣體的壓強(qiáng)不隨時間而變化，故D正確；

② 3CO(g)+Fe2O3(s)═3CO2(g)+2Fe(s)

起始(mol) 4 0

變化(mol) x x

平衡(mol) 4-x  x

容器內(nèi)氣體的密度為40g/L：=40g/L計(jì)算得到x=3mol；

該時間范圍內(nèi)反應(yīng)的平均反應(yīng)速率υ(CO2)==0.375mol/L；

CO的平衡轉(zhuǎn)化率=×100%=75%

考點(diǎn)：考查熱化學(xué)方程式的書寫，蓋斯定律的計(jì)算應(yīng)用，化學(xué)平衡的特征分析，利用化學(xué)平衡的三段式計(jì)算反應(yīng)速率，轉(zhuǎn)化率。