Question

【题目】“低碳经济”备受关注，CO2的排集、利用与封存成为科学家研究的重要课题。

(1)将一定量的CO2(g)和CH4(g)通入一恒容密闭容器中发生反应

CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)

①已知CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) △H1=－802kJ·mol－1

CO(g)+1/2O2(g)===CO2(g) ΔH2=－283kJ·mol－1

CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) △H3=－41kJ·mol－1

则反应CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)的△H=___________。

(2)为了探究反应CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)的反应速率和平衡。起始时，向恒容密闭容器中通入CO2与CH4，使其物质的量浓度均为1.0mol·L－1

①平衡时，根据相关数据绘制出两条反应速率与浓度关系曲线(如图)：v正(CO2)和v逆(CO)，则与v正(CO2)相对应的是图中曲线___________(填“甲”或“乙”)；该反应达到平衡后，某一时刻降低温度反应重新达到平衡，则此时曲线甲对应的平衡点可能为___________(填“D”“E”或“F”)，判断的理由______________________。

②又测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图，当压强为P2时，在y点：v（正）___________v（逆）(选填“大于”、“小于”或“等于”)；压强p1___________p2(选填“大于”、 “小于”或“等于”)，原因是___________；

若p2=6MPa，则T℃时该反应的平衡常数Kp=___________MPa2(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。

Answer 1

【答案】+248KJ/mol 乙 E 降温反应速率减小，又降温平衡逆向移动，CO浓度减小，所以为E点 大于 小于 温度一定时，加压平衡逆移，CH4转化率减小，所以p2大 16

【解析】

(1)①利用盖斯定律解题；

(2)①根据平衡点确定，当达到平衡时正逆速率比等于化学计量数之比，根据图可知，反应平衡时图中对应的点应为A和F点；降温后，反应速率减小，平衡逆向移动，甲烷的浓度会增大，据此判断；

②压强为P2时，在y点反应未达到平衡，在x点达到平衡，则反应正向移动，所以v（正）大于v（逆）；该反应正反应为体积增大的方向，压强越大，CH4的转化率越小，已知相同温度下，P1条件下的转化率大于P2，则P1小于P2；在y点对应温度下的甲烷的平衡转化率为50%，列三行式计算Kp。

(1)①ⅠCH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) △H1=－802kJ·mol－1

Ⅱ CO(g)+1/2O2(g)===CO2(g) ΔH2=－283kJ·mol－1

Ⅲ CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) △H3=－41kJ·mol－1

利用盖斯定律：Ⅰ-Ⅱ×4+Ⅲ×2，得CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g) △H=+248KJ/mol

答案：+248KJ/mol

(2)①反应：CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g) △H=+248KJ/mol平衡时图中对应的点应为A和F点，当达到平衡时正逆速率比等于化学计量数之比v正(CO2)：v逆(CO)=1:2，确定v正(CO2)相对应的是图中曲线乙；降温后，反应速率减小，平衡逆向移动，甲烷的浓度会增大，据此判断曲线甲对应的平衡点可能为E；

答案：乙 E 降温反应速率减小，又降温平衡逆向移动，CO浓度减小，所以为E点

②压强为P2时，在y点反应未达到平衡，在x点达到平衡，则反应正向移动，所以v（正）大于v（逆）；该反应正反应为体积增大的方向，压强越大，CH4的转化率越小，已知相同温度下，P1条件下的转化率大于P2，则P1小于P2；

在p2对应温度下的甲烷的平衡转化率为50%，列三行式计算。
CO2（g）+CH4（g）2CO（g）+2H2（g）
起始（mol/L） 1.0 1.0 0 0
转化（mol/L） 0.5 0.5 1 1
平衡（mol/L） 0.5 0.5 1 1

n（平衡）总=0.5+0.5+1+1=3mol

p2=6MPa：各种气体平衡后对应压强：CO2（g）与CH4（g）的分压均为6×0.5/3=1Mpa；CO和H2的分压均为：6×1/3=2Mpa；

所以平衡常数Kp==16；

答案：大于 小于 温度一定时，加压平衡逆移，CH4转化率减小，所以p2大 16