Question

17．隨著環(huán)保意識增強，清潔能源越來越受到人們關(guān)注．
（1）甲烷是一種理想的潔凈燃料．已知：
CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-802.3 kJ•mol^-1
H₂O（1）═H₂O（g），△H=+44.0 kJ•mol^-l
則4.8g甲烷氣體完全燃燒生成液態(tài)水，放出的熱量為267.09kJ．
（2）利用甲烷與水反應(yīng)制備氫氣，因原料廉價，具有推廣價值．
該反應(yīng)為：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）；△H=+206.1 kJ•mol^-l．
①若800℃時，反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=l.0，某時刻測得該溫度下密閉容器中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度如下表     

CH4 （g）	H2O （g）	CO （g）	H2 （g）
3.0mol•L-1	8.5mol•L-1	2.0mol•L-1	2.0mol•L-1

則此時正逆反應(yīng)速率的關(guān)系式a．（填序號）
a．v（正）＞v（逆）         b．v（正）＜v（逆）    
c．v（正）=v（逆）        d．無法判斷
②為了探究溫度、壓強對上述反應(yīng)的影響，某學(xué)習(xí)小組進行了以下三組對比實驗溫度為360℃或480℃、壓強為101 kPa或303 kPa．

實驗序號	溫度/℃	壓強/kPa	v（CH4）/mol•L-1•s-1	v（H2O）/mol•L-1•s-1
1	360	P1	0.100	0.100
2	480	101	0.120	0.120
3	360	P2	0.080	0.080

表中P₁=303，P₂=101； 實驗2、3的目的是研究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響．
實驗l、2、3中反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的大小關(guān)系是K₁=K₃＜K₂ （用K₁、K₂、K₃表示）．

Answer 1

分析 （1）已知：①．CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-802.3 kJ•mol^-1
②．H₂O（1）═H₂O（g），△H=+44.0 kJ•mol^-l
根據(jù)蓋斯定律，①-②×2可得：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-990.3 kJ•mol^-1，再計算甲烷物質(zhì)的量，結(jié)合熱化學(xué)方程式計算放出的熱量；
（2）①計算此時濃度商Qc，若Qc=K，處于平衡狀態(tài)，若Qc＜K，反應(yīng)向正反應(yīng)進行，若Qc＞K，反應(yīng)向逆反應(yīng)進行，進而判斷v（正）、v（逆） 相對大�。�
②要研究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率影響，則其它條件必須相同，則1、2的壓強必須相同；要研究壓強對反應(yīng)速率影響，則其它條件必須相同，則溫度必須相同；
化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與壓強等其它因素?zé)o關(guān)．

解答 解：（1）已知：①CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-802.3kJ•mol^-1，
②H₂O（1）=H₂O（g）△H=+44.0kJ•mol^-1，
根據(jù)蓋斯定律，①-②×2得，甲烷氣體完全燃燒生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ•mol^-1，
所以4.8g甲烷氣體的物質(zhì)的量為$\frac{4.8g}{16g/mol}$=0.3mol，故完全燃燒生成液態(tài)水，放出熱量為0.3mol×890.3kJ•mol^-1=267.09kJ，
故答案為：267.09kJ；
（2）①此時濃度商Qc=$\frac{2×{2}^{3}}{3×8.5}$=0.63＜平衡常數(shù)K=1，故反應(yīng)向正反應(yīng)進行，故v（正）＞v（逆），
故選：a；
②根據(jù)表中數(shù)據(jù)知，1、3相比，其溫度相同，研究的是壓強對化學(xué)反應(yīng)速率影響，1的反應(yīng)速率大于3，所以1的壓強大于3，所以P1為303kPa、P3為101kPa；
實驗2、3的壓強相同但溫度不同，其目的是研究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響；
化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度相同其平衡常數(shù)相同，該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以升高溫度平衡常數(shù)增大，則K₁=K₃＜K₂，
故答案為：303；101；研究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響；K₁=K₃＜K₂．

點評 本題考查化學(xué)平衡有關(guān)計算、探究反應(yīng)速率影響因素、蓋斯定律等知識點，為高頻考點，側(cè)重考查學(xué)生實驗探究、總結(jié)歸納能力及計算能力，會根據(jù)濃度商與平衡常數(shù)相對大小確定反應(yīng)方向，題目難度中等．