Question

【题目】CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。CO2与CH4经催化重整，制得合成气：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。

(1)已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：

化学键	C-H	C=O	H-H	C≡O(CO)
键能/kJ·mol-1	413	745	436	1075

则该反应的△H=______kJ·mol－1。

(2)为了加快该反应的速率，可以进行的措施是（_____）。

A．恒温恒压下，按原比例充入CH4、CO2

B．恒温下，缩小容器体积

C．增大反应物与催化剂的接触面积

D．降低温度

(3)恒温下，向2L体积恒定的容器中充入一定量的CO2、CH4，使其在催化剂作用下进行反应，经tmin后，测得CO有amol，则v(CO2)=______。下列各项能说明该反应达到平衡的是（______）。

A．容器内气体密度保持一定 B．容器内CO2、CH4的浓度之比为1∶1

C．该反应的正反应速率保持一定 D．容器内气体压强保持一定

(4)用甲烷作燃料的碱性燃料电池中，电极材料为多孔惰性金属电极，则负极的电极反应式为_______________。

Answer 1

【答案】 +120 BC a/4tmol/(L·mim) CD CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O

【解析】（1）ΔH＝反应物的化学键键能总和－生成物的化学键键能总和；

（2）根据外界条件对反应速率的影响分析；

（3）根据v＝△c/△t计算；根据平衡状态的特征解答；

（4）燃料电池中燃料在负极发生失去电子的氧化反应。

（1）根据方程式结合键能可知该反应的△H=（4×413+2×745－2×1075－2×436）kJ/mol＝+120 kJ/mol。

（2）A．恒温恒压下，按原比例充入CH4、CO2，则反应物浓度不变，反应速率不变，A错误；B．恒温下，缩小容器体积反应物浓度增大，反应速率加快，B正确；C．增大反应物与催化剂的接触面积可以加快反应速率，C正确；D．降低温度反应速率减小，D错误；答案选BC。

（3）恒温下，向2L体积恒定的容器中充入一定量的CO2、CH4，使其在催化剂作用下进行反应，经tmin后，测得CO有amol，则根据方程式可知消耗二氧化碳是0.5amol，浓度是a/4 mol·L－1，所以v(CO2)＝a/4t mol/(L·mim)。在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态。则A．密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，则容器内气体密度保持一定不能说明反应达到平衡状态，A错误；B．容器内CO2、CH4的浓度之比为1∶1不能说明正逆反应速率相等，不一定处于平衡状态，B错误；C．该反应的正反应速率保持一定说明反应达到平衡状态，C正确；D．正反应体积增大，则容器内气体压强保持一定说明反应达到平衡状态，D正确。答案选CD。

（4）用甲烷作燃料的碱性燃料电池中，负极是甲烷发生失去电子的氧化反应，因此电极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O。