Question

【題目】已知H2、CO、CH4的燃燒熱分別為ΔH1＝－285.8 kJ/mol、ΔH2＝－283 kJ/mol、ΔH3＝－890 kJ/mol。H2O(g)＝H2O(l) ΔH4＝－44 kJ/mol。回答下列問(wèn)題：

(1)用CH4替代水煤氣作家用燃?xì)獾膬?yōu)點(diǎn)是____________________。將煤氣灶改為天然氣灶時(shí)，應(yīng)適當(dāng)調(diào)_________(填“大”或“小”)空氣進(jìn)氣閥門(mén)。

(2)合成氨廠一般采用烴(以CH4為例)和水蒸氣反應(yīng)制取原料氣H2，發(fā)生如下反應(yīng)：CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)。

①該反應(yīng)的ΔH＝________________。

②當(dāng)該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，下列說(shuō)法一定正確的是__________(填字母)。

A．v(CH4)＝v(CO) B．加入催化劑，ΔH不變

C．升高溫度，平衡常數(shù)K增大 D．CH4與H2O的轉(zhuǎn)化率相等

③T℃時(shí)，該反應(yīng)的初始濃度與起始速率的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下：

初始濃度/mol·L－1		起始速率/mol3·L-3·s－1
c(CH4)	c(H2O)	v
0.10	0.10	1.0×10－4
0.10	0.20	4.0×10－4
0.30	0.20	1.2×10－3

寫(xiě)出起始速率與初始濃度的關(guān)系式［用c(CH4)、c(H2O)及適當(dāng)?shù)乃俾食��?shù)表示］v＝________。

④T℃時(shí)，在一個(gè)體積可變的恒壓密閉容器中，充入0.1 mol CH4、0.1 mol H2O(g)發(fā)生反應(yīng)，起始時(shí)容器的體積為1 L。CH4的轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖中曲線A所示。則T℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝____________。若溫度與投料方式相同，該反應(yīng)在容積為1 L的恒容密閉容器中進(jìn)行，剛達(dá)平衡狀態(tài)的點(diǎn)是__________(選填B、C、D、E)。

Answer 1

【答案】

(1)等體積的燃?xì)夥艧崃慷啵淮?/span>

(2)①+206.4 kJ/mol；②ABC；③0.1s－1·c(CH4)·c2(H2O)；④0.03；B

【解析】

試題分析：(1) 根據(jù)H2、CO、CH4的燃燒熱分別為ΔH1＝－285.8 kJ/mol、ΔH2＝－283 kJ/mol、ΔH3＝－890 kJ/mol。有H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ/mol，CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H=-283.0 kJ/mol，CH4(g)+2O2(g)=2H2O(l)+CO2 (g)△H=-890kJ/mol。等體積的CH4燃燒放出的熱量比水煤氣多，等體積的甲烷燃燒消耗的氧氣比水煤氣多，將煤氣灶改為天然氣灶時(shí)，應(yīng)適當(dāng)調(diào)大空氣進(jìn)氣閥門(mén)，故答案為：等體積的燃?xì)夥艧崃慷啵淮螅?/span>

(2)①根據(jù)H2(g)、CO(g)和CH4(g)的燃燒熱分別為285.8kJmol-1、283.0kJmol-1和890kJ/mol，分別寫(xiě)出熱化學(xué)方程式：

H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ/mol……①

CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H=-283.0 kJ/mol……②

CH4(g)+2O2(g)=2H2O(l)+CO2 (g)△H=-890kJ/mol……③，根據(jù)蓋斯定律，將③-②-①×3，得：CH4(g)+H2O(l) CO(g)+3H2(g) △H=-890kJ/mol-(-283.0 kJ/mol)-(-285.8kJ/mol)×3=+250.4 kJ/mol，又H2O(g)＝H2O(l) ΔH4＝－44 kJ/mol，因此CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) △H==+250.4 kJ/mol+(－44 kJ/mol)=+206.4 kJ/mol，故答案為：+206.4 kJ/mol；

②A．根據(jù)反應(yīng)方程式CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)，v(CH4)＝v(CO)，故A正確；B．催化劑不改變反應(yīng)的ΔH，故B正確；C．升高溫度，平衡正向移動(dòng)，平衡常數(shù)K增大，故C正確；D．CH4與H2O的轉(zhuǎn)化率與二者的起始量應(yīng)該，不一定相等，故D錯(cuò)誤；故選ABC；

③根據(jù)表格中數(shù)據(jù)可知，反應(yīng)速率與c(H2O)的平方成正比，與c(CH4)成正比，v＝0.1s－1·c(CH4)·c2(H2O)，故答案為：0.1s－1·c(CH4)·c2(H2O)；

④ CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)

起始(mol)0.1 0.1 0 0

反應(yīng) 0.05 0.05 0.05 0.15

平衡 0.05 0.05 0.05 0.15

平衡時(shí)氣體的物質(zhì)的量為0.3mol，相同壓強(qiáng)下，體積為1.5L

平衡常數(shù)K===0.03；該反應(yīng)屬于氣體的物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，平衡時(shí)體積大于1L，若溫度與投料方式相同，該反應(yīng)在容積為1 L的恒容密閉容器中進(jìn)行，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，甲烷的轉(zhuǎn)化率減小，反應(yīng)速率增大，建立平衡所需的時(shí)間減少，故選B，故答案為：0.03；B。