Question

【题目】CH4和H2O（g）可发生催化重整反应：CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）。

（1）每消耗8g CH4转移的电子的数目为________________。

（2）已知：①2CO（g）+O2（g）=2CO2（g） △H1=akJ·mol－1

②CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）△H2=bkJ·mol－1

③CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g） △H3=ckJ·mol－1

④CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g） △H4

由此计算△H4=_____________kJ·mol－1。

（3）T℃时，向1L恒容密闭容器中投入1molCH4和1molH2O（g），发生反应：CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g），经过tmin，反应达到平衡。已知平衡时，c（CH4）=0.5mol·L－1。

①0～tmin内，该反应的平均反应速率v（H2）=___________。

②T℃时，该反应的甲烷的转化率是_________。

③下列表述能作为反应达到化学平衡状态的标志是_____________。

a.反应速率v(CH4)：v(H2) =1：3 b．各组分的物质的量浓度不再改变

c.混合气体的平均相对分子质量不再改变 d．混合气体的密度不变

e.单位时间内生成n molH2O的同时，生成3n mol H2 f．单位时间内4mol C—H键断裂的同时2mol O—H键也断裂

Answer 1

【答案】3NAc+3b－2amol·L－1·min·－10.5bce；

【解析】

（1）消耗8gCH4转移电子物质的量为mol=3mol，即转移电子个数为3NA；（2）根据盖斯定律，依据目标反应方程式应得出：③＋3×②－2×①，即△H=(c＋3b－2a)kJ·mol－1；（3）CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）

起始：1 1 0 0

变化：0.5 0.5 0.5 1.5

平衡：0.5 0.5 0.5 1.5 根据化学反应速率的数学表达式，v(H2)= mol/(L·min)= mol/(L·min)；②甲烷的转化率为0.5/1×100%=50%或甲烷的转化率为0.5；③a、没有指明速率的方向，故a错误；b、根据化学平衡状态的定义，各组分物质的量浓度不再改变，说明反应达到平衡，故b正确；c、根据M=m/n，组分都是气体，则气体质量不变，向正反应方向进行，气体物质的量增大，因此当M不再改变，说明反应达到平衡，故c正确；d、根据ρ=m/V，组分都是气体，则气体质量保持不变，容器为恒容状态，因此密度不变，不能说明反应达到平衡，故d错误；e、生成nmolH2O，反应向逆反应方向进行，生成3nmolH2，反应向正反应方向进行，且两者物质的量之比等于系数之比，故e正确；f、断裂C－H键和断裂O－H键反应都是向正反应方向进行，故f错误。