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(2010?梅州一模)合成气的主要成分是一氧化碳和氢气,可用于合成二甲醚等清洁燃料.
请回答下列问题:
(1)在一密闭容器中进行反应CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)△H1=+206.1kJ/mol,测得CH4的物质的量浓度随反应时间的变化如图1所示.反应进行的前5min内,v(H2)=
0.3mol/(L?min)
0.3mol/(L?min)
;10min时,改变的外界条件可能是
升高温度或充入水蒸气
升高温度或充入水蒸气

(2)如图2所示,在甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH4和CO2,使甲、乙两容器初始容积相等.在相同温度下发生反应CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)△H2=+247.3kJ/mol,并维持反应过程中温度不变.已知甲容器中CH4的转化率随时间变化的图象如图3所示,请在图3中画出乙容器中CH4的转化率随时间变化的图象.
(3)反应CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H3=-41.2kJ/mol在800℃时的化学平衡常数K=1.0,某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量见下表:
CO H2O CO2 H2
0.5mol 8.5mol 2.0mol 2.0mol
此时反应中正、逆反应速率的关系式是
a
a
(填序号).
a.v(正)>v(逆)       b.v(正)<v(逆)        c.v(正)=v(逆)       d.无法判断.
分析:(1)根据V=
△C
△t
求出CH4的化学反应速率,然后根据反应速率之比等于化学计量数之比,求出H2的化学反应速率;根据图象可知化学反应速率加快,化学平衡正向移动;
(2)由于CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)是气体体积增大的反应,要保持恒压,须扩大容器的体积,对于甲容器来说相当于减压,速率减慢,平衡正向移动;
(3)根据浓度熵Q与平衡常数K的大小来判断v(正)和v(逆)的大小.
解答:解:(1)CH4的化学反应速率为V=
△C
△t
=
0.5mol/L
5min
=0.1mol/(L?min),根据反应速率之比等于化学计量数之比,H2的化学反应速率为0.3mol/(L?min),故答案为:0.3mol/(L?min);
根据图象可知化学反应速率加快,化学平衡正向移动,根据外界条件对化学反应速率的影响和对化学平衡的影响,可用升高温度或充入水蒸气来达到目的,故答案为:升高温度或充入水蒸气;
(2)因CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)是气体体积增大的反应,要保持恒压,须扩大容器的体积,对于甲容器来说相当于减压,速率减慢,平衡正向移动,所以到达平衡的时间长,甲烷的转化率提高,其图象为:
,故答案为:
(3)反应CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)在某时刻的浓度幂之积为Q=
C(H2)×C(CO2)
C(CO)×C(H2O)
=
2×2
0.5×8.5
=0.94<1.0,反应正向进行,v(正)>v(逆),故选:a.
点评:本题主要考查了化学反应速率的计算、外界条件对化学反应速率和平衡的影响等,难度中等.
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