Question

氢气是一种清洁、高效的新型能源．
I．用甲烷制取氢气的反应分为两步，其能量变化如图所示：

（1）甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是

 

．
Ⅱ．在容积为1L的密闭容器内，加入0.1molCO和0.1molH₂O，在催化剂存在的条件下高温加热使其反应．测得CO₂的浓度随时间变化的图象如图：
（2）在该温度下，从反应开始至达到平衡时，CO的平均反应速率为

 

．

Answer 1

考点：热化学方程式,反应速率的定量表示方法

专题：化学反应中的能量变化,化学反应速率专题

分析：Ⅰ、（1）据图写出热化学方程式，再根据盖斯定律来计算反应的焓变，根据热化学方程式的书写规律来书写热化学方程式；
Ⅱ（2）根据v=

△c

△t

计算二氧化碳的平均反应速率，再结合同一时间段内同一可逆反应中，各物质的反应速率之比等于其计量数之比计算一氧化碳的平均反应速率；

解答： 解：Ⅰ、（1）分析图象可知，根据第一步反应过程可以得出：CH₄（g）+H₂O（g）=3H₂（g）+CO（g），△H=-103.3kJ/mol；
根据第二步反应过程可以得出：CO（g）+H₂O（g）=H₂（g）+CO₂（g），△H=-33.2kJ/mol；
根据盖斯定律，上下两式相加可得：CH₄（g）+2H₂O（g）=4H₂（g）+CO₂（g）△H=-136.5 kJ/mol，
故答案为：CH₄（g）+2H₂O（g）=4H₂（g）+CO₂（g）△H=-136.5 kJ/mol；
Ⅱ、（2）根据第二步反应过程可以得出：CO（g）+H₂O（g）=H₂（g）+CO₂（g），△H=-33.2kJ?mol^-1；v（CO₂）=

△c

△t

=

0.03mol/L

10min

=0.003mol/（L．min），根据同一时间段内同一可逆反应中，各物质的反应速率之比等于其计量数之比计算一氧化碳的平均反应速率，所以v（CO）=v（CO₂）=0.003mol/（L．min），
故答案为：0.003 mol?L^-1?min^-1．

点评：本题考查热化学方程式书写方法，反应速率的计算，概念理解和图象分析是解答的关键，题目难度较简单．