[题目]CO2和甲烷催化合成CO和H2是CO2资源化利用的有效途径.主要反应为Ⅰ:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H=+247kJ/mol(1)已知CH4(g)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H=+206kJ/mol写出CH4和水蒸气反应生成CO2的热化学方程式 .(2)在恒温.恒容的密闭容器中发生反应I.下列选项能够说明反应I� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】CO2和甲烷催化合成CO和H2是CO2资源化利用的有效途径。主要反应为

Ⅰ：CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g） △H=+247kJ/mol

（1）已知CH4（g）+H2O（g）CO（g）+H2（g） △H=+206kJ/mol

写出CH4和水蒸气反应生成CO2的热化学方程式_______________________________。

（2）在恒温、恒容的密闭容器中发生反应I，下列选项能够说明反应I达到平衡状态的是______。

A.混合气体的密度不变

B.混合气体的总压强不变

C.CH4、CO2、CO、H2的物质的量之比为1:1:2:2

D.3v正（H2）=v逆（CH4）

E.混合气体的平均相对分子质量不变

（3）将CH4与CO2各1mol充入某密闭容器中，发生反应I。100kPa时，反应I到达平衡时CO2的体积分数与温度的关系曲线如图所示。

①图中A、B、C三点表示不同温度、压强下达到平衡时CO2的体积分数，则______点对应的平衡常数最小，判断依据是______________________________；________点对应的压强最大。

②300℃，100kPa下，该容器中反应I经过40min达到平衡，计算反应在0-40min内的平均反应速率为v（CO2）=_________mol/min（结果保留两位有效数字）

【答案】CH4（g）+2H2O（g） CO2（g）+4H2（g） ΔH=+165kJ/mol BE A 反应I吸热反应，温度降低，平衡常数减小 C 2.8×10-3

【解析】

（1）已知：①CH4(g)+H2O(g) CO(g)+H2(g） △H=+206kJ/mol

②CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) △H=+247kJ/mol

根据盖斯定律可知①×2－②即得到CH4和水蒸气反应生成CO2的热化学方程式为CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) ΔH=+165kJ/mol，故答案为：CH4（g）+2H2O（g）CO2（g）+4H2（g） ΔH=+165kJ/mol；

（2）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，因此混合气体的密度不变不能说明，A错误；

B.正反应体积增大，则混合气体的总压强不变说明反应达到平衡状态，B正确；

C.CH4、CO2、CO、H2的物质的量之比为1:1:2:2不能说明正逆反应速率相等，则不一定处于平衡状态，C错误；

D.3v正(H2)=v逆(CH4)不能满足反应速率之比是化学计量数之比，没有达到平衡状态，D错误；

E.混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值，质量不变，但物质的量是变化的，所以混合气体的平均相对分子质量不变说明反应达到平衡状态，E正确；故答案选：BE；

（3）①由于反应为吸热反应，温度降低，平衡常数减小，所以A点对应的平衡常数最小；C点温度最高，反应物转化率最大，由于正反应体积增大，则C点对应的压强最大。

②根据方程式可知：

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

起始量（mol）1 1 0 0

转化量（mol）x x 2x 2x

平衡量（mol）1－x 1－x 2x 2x

300℃，100kPa下平衡时CO2体积分数是0.4，则，解得x＝，则在0-40min内的平均反应速率为v(CO2)=÷40＝2.8×10-3mol/min，故答案为：A；反应为吸热反应，温度降低，平衡常数减小；C；2.8×10-3。

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步骤三：水相用50%的硫酸酸化至pH为2～3后，再每次用40mL乙醚分两次萃取，合并萃取液并加入适量无水硫酸钠，蒸出乙醚，得粗产品约11.5g。

请回答下列问题：

(1)图中仪器C的名称是___。

(2)装置B的作用是___。

(3)步骤一中合适的加热方式是___。

(4)步骤二中用乙醚的目的是___。

(5)步骤三中用乙醚的目的是___；加入适量无水硫酸钠的目的是___。

(6)该实验的产率为___（保留三位有效数字）。

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D	将SO2气体通入Ba(NO3)2溶液	产生白色沉淀	沉淀为BaSO3