Question

【题目】随着科技进步和人类环保意识的增强，如何利用CO2已经成为世界各国特别关注的问题。

已知：CO2与CH4经催化重整制得合成气：CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g) △H

（1）降低温度，该反应速率会_______________（填“增大”或“减小”）；一定压强下，由最稳定单质生1 mol化合物的焓变为该物质的摩尔生成焓。已知CO2（g）、CH4（g）、CO（g）的摩尔生成焓分别为-395 kJ/mol、-74.9 kJ/mol、-110.4 kJ/mol。则上述重整反应的ΔH=____________kJ/mol。

（2）T1℃时，在两个相同刚性密闭容器中充入CH4和CO2分压均为20 kPa，加入催化剂Ni/α-Al2O3并分别在T1℃和T2℃进行反应，测得CH4转化率随时间变化如图Ⅰ所示。

①A点处v正_______B点处（填“＜”、“＞”或“=”）

②研究表明CO的生成速率v生成（CO）=1.3×10-2·p（CH4）·p（CO2）mol·g-1·s-1，A点处v生成（CO）=__________mol·g-1·s-1。

（3）上述反应达到平衡后，若改变某一条件，下列变化能说明平衡一定正向移动的是________________（填代号）。

A.正反应速率增大 B.生成物的百分含量增大 C.平衡常数K增大

（4）其他条件相同，在甲、乙两种不同催化剂作用下，相同时间内测得CH4转化率与温度变化关系如图Ⅱ，C点___________________（填“可能”、“一定”或“一定未”）达到平衡状态，理由是_____________；CH4的转化率b点高于a点的可能原因是_________________________________。

Answer 1

【答案】减小 +249.1 > 1.872 C 一定未 催化剂不会改变平衡转化率，乙催化剂c点未与甲催化剂同样温度的点相交，转化率不相等，说明c点不是平衡转化率 b和a两点反应都未达平衡，b点温度高，反应速率快，相同时间内转化率高（或其它合理答案）

【解析】

（1）降低温度，降低反应混合物中分子所具有的能量；

反应焓变△H=生成物的反应焓之和-反应物的反应焓之和；

（2）①根据图Ⅰ，T1的温度高于T2，速率大；

②由图，A点甲烷的转化率为40%，算出分压，代入公式计算；

（3）A.正反应速率增大，如逆速率同等程度地增加，平衡不移动；

B.向反应体系中投入某生成物，生成物的百分含量增大，但平衡逆向移动；

C.平衡常数K增大，平衡正向进行的程度增大；

（4）其他条件相同，在甲、乙两种不同催化剂作用下，相同时间内测得CH4转化率与温度变化关系如图Ⅱ，C点一定未达到平衡状态，理由是催化剂不会改变平衡转化率，乙催化剂c点未与甲催化剂同样温度的点相交，转化率不相等，说明c点不是平衡转化率；

CH4的转化率b点高于a点的可能原因是：b和a两点反应都未达平衡，b点温度高，反应速率快，相同时间内转化率高（或其它合理答案）。

（1）降低温度，降低反应混合物中分子所具有的能量，该反应速率会减小；

CH 4（g）与CO 2（g）反应生成CO（g）和H 2（g）的方程式：CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g），CO2（g）、CH4（g）、CO（g）的摩尔生成焓分别为-395 kJ/mol、-74.9 kJ/mol、-110.4 kJ/mol。根据此定义，稳定单质的摩尔生成焓为0，反应焓变△H=2×（-110.4KJ·mol－1）-[（-395KJ·mol－1）+（-74.9KJ·mol－1）]=+249.1kJ·mol－1，反应的热化学方程式为：CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g）△H=+249.1kJ·mol－1。

（2）①根据图Ⅰ，T1的温度高于T2，A点处v正>B点处；

②由图，A点甲烷的转化率为40%，结合方程式CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g），p（CH4）=20KPa×（1-40%）=12kPa=p（CO2），CO的生成速率v生成（CO）=1.3×10-2·p（CH4）·p（CO2）mol·g-1·s-1，A点处v生成（CO）=1.3×10-2×12×12mol·g-1·s-1=1.872mol·g-1·s-1。

（3）A.正反应速率增大，如逆速率同等程度地增加，平衡不移动，故A不符；

B.向反应体系中投入某生成物，生成物的百分含量增大，但平衡逆向移动，故B不符；

C.平衡常数K增大，平衡正向进行的程度增大，故C符合；

故选C。

（4）其他条件相同，在甲、乙两种不同催化剂作用下，相同时间内测得CH4转化率与温度变化关系如图Ⅱ，C点一定未达到平衡状态，理由是催化剂不会改变平衡转化率，乙催化剂c点未与甲催化剂同样温度的点相交，转化率不相等，说明c点不是平衡转化率；

CH4的转化率b点高于a点的可能原因是：b和a两点反应都未达平衡，b点温度高，反应速率快，相同时间内转化率高（或其它合理答案）。