Question

【題目】（1）將1.0 mol CH4和2.0molH2O(g)通入容積固定為10 L的反應(yīng)容器中，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CH4(g)+H2O(g) CO (g)+3H2(g) ，測得在一定的壓強(qiáng)下CH4的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖1。

①該反應(yīng)的ΔH 0(填“＞”“＜”或“=”)

②假設(shè)100 ℃時達(dá)到平衡所需的時間為3 min，則用H2表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為 mol/(L·min)。

③100℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)的數(shù)值為 。

④可用來判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志有 (填字母)。

A．CO的含量保持不變

B．CH4濃度與CO濃度相等

C．ν正(CH4)=3ν逆(H2)

D．混合氣體的密度保持不變

E．混合氣體的總物質(zhì)的量保持不變

F．混合氣體的壓強(qiáng)度保持不變

（2）生成甲醇的反應(yīng)：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H ＝—129.0 kJ/mol，按照相同的物質(zhì)的量投料，測得CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖2所示。下列說法正確的是 (填字母)。

A．溫度：T1＞T2 ＞ T3

B．正反應(yīng)速率：ν(a)＞ν(c)； ν(b)＞ν(d)

C．平衡常數(shù)： K(a)>K(c) ； K(b)=K(d)

D．平均摩爾質(zhì)量：M(a) ＞M(c)； M(b)＞M(d)

（3）工業(yè)上利用甲醇制備氫氣的常用方法之一為：甲醇蒸氣重整法。該法中的一個主要反應(yīng)為CH3OH(g) CO(g)＋2H2(g)，此反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的原因是 。

Answer 1

【答案】（1） ① ＞ ② 0.05 ③ 0.0225 ④ A EF(錯選不得分，漏選得1分)

（2）C D(錯選不得分，漏選得1分)

（3）該反應(yīng)是一個熵增的反應(yīng) (△S＞0)

【解析】

試題分析：（1）①隨溫度升高，CH4的轉(zhuǎn)化率增大，說明平衡正向移動，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，此反應(yīng)的△H＞0；

②將1.0mol CH4和2.0mol H2O ( g )通入容積固定為10L的反應(yīng)室，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)I，由圖象可知100℃甲烷轉(zhuǎn)化率為50%，故參加反應(yīng)的甲烷為1mol×50%=0.5mol，則：

CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)

起始量(mol)：1.0 2.0 0 0

變化量(mol)：0.5 0.5 0.5 1.5

平衡量(mol)：0.5 1.5 0.5 1.5

③假設(shè)100℃時達(dá)到平衡所需的時間為3min，則用H2表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率==0.05molL-1min-1；

②100℃時反應(yīng)I的平衡濃度為c(CH4)=0.05mol/L，c(H2O)=0.15mol/L，c(CO)=0.05mol/L，c(H2)=0.15mol/L，平衡常數(shù)K==2.25×10-2；

④A．CO的含量保持不變可說明反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，正確；B．CH4濃度與CO濃度相等無法判斷是否是平衡狀態(tài)，錯誤；C．ν正(CH4)=ν逆(H2)才能說明是平衡狀態(tài)，錯誤；D．混合氣體的密度始終保持不變，無法判斷是否是平衡狀態(tài)，錯誤；E．混合氣體的總物質(zhì)的量保持不變說明此時已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，正確；F．反應(yīng)物和生成物的系數(shù)之和不等，混合氣體的壓強(qiáng)度保持不變說明此時已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，正確；答案為AEF；

（2）A．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度越低，CO的轉(zhuǎn)化率越大，則T1＜T2＜T3，故A錯誤；B．由圖可知，a、c兩點(diǎn)壓強(qiáng)相同，平衡時a點(diǎn)CO轉(zhuǎn)化率更高，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度越低，CO的轉(zhuǎn)化率越大，故溫度T1＜T3，溫度越高，反應(yīng)速率越快，故υ(a)＜υ(c)．b、d兩點(diǎn)溫度相同，壓強(qiáng)越大，反應(yīng)速率越大，b點(diǎn)大于d點(diǎn)壓強(qiáng)，則v(b)＞v(d)，故B錯誤；C．由圖可知，a、c兩點(diǎn)壓強(qiáng)相同，平衡時a點(diǎn)CO轉(zhuǎn)化率更高，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故溫度T1＜T3，降低溫度平衡向正反應(yīng)方向移動，則K(a)＞K(c)，平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，b、d兩點(diǎn)溫度相同，平衡常數(shù)相同，則K(b)=K(d)，故C正確；

D．CO轉(zhuǎn)化率的越大，n總越小，由M=可知，a點(diǎn)n總小，則M(a)＞M(c)，M(b)＞M(d)，故D正確；故選CD；

（3）甲醇蒸汽重整法．該法中的一個主要反應(yīng)為CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)，反應(yīng)△H＞0，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行需要滿足△H-T△S＜0，所以反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行是因?yàn)樵摲磻?yīng)是熵增大的反應(yīng)；