Question

生產(chǎn)甲醇的原料CO、H₂可由下列反應(yīng)制�。篊H₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g），試回答下列問題．
①已知：CH₄（g）+

3

2

O₂（g）?CO（g）+2H₂O（g）△H₁
H₂（g）+

1

2

O₂（g）?H₂O（g）△H₂
則CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）的△H=

 

（用含△H₁、△H₂的式子表示）
②一定條件下反應(yīng)CH₄（g）+H₂O（g）?CO+3H₂（g）中CH₄的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖，且T₂＞T₁，則上述反應(yīng)的△H

 

0（填“＜”、“＞”、“=”，下同），A、B處對應(yīng)平衡常數(shù)（K_A、K_B）的大小關(guān)系為K_A

 

K_B．
③維持溫度T₂，將0.04mol CH₄（g）和0.04mol H₂O（g）通入容積為1L的定容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，平衡時達(dá)到B點(diǎn)，測得CH₄的轉(zhuǎn)化率為50%，該反應(yīng)在此溫度下的平衡常數(shù)K_B=

 

，下列現(xiàn)象能說明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是

 

（填寫序號）
A．容器內(nèi)CH₄﹑H₂O﹑CO﹑H₂單位物質(zhì)的量之比為1：1：1：3
B．容器內(nèi)氣體的密度恒定
C．容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)恒定
D.3v（CO）=v（H₂）
④在上述B點(diǎn)平衡基礎(chǔ)上，向容器中再通入a mol CH₄和a mol H₂O氣體，使之在C點(diǎn)重新達(dá)平衡，此時測得CO有0.03mol，則a=

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化曲線,化學(xué)平衡的計算

專題：化學(xué)平衡專題

分析：①依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算所需熱化學(xué)方程式；
②依據(jù)定一議二的方法，壓強(qiáng)不變，隨溫度升高甲烷轉(zhuǎn)化率增大，說明升溫平衡正向進(jìn)行，平衡常數(shù)增大；
③依據(jù)化學(xué)三段式列式計算平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計算得到；化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同，各組分含量保持不變分析選項(xiàng)；
④B點(diǎn)改變濃度平衡常數(shù)不變，依據(jù)平衡常數(shù)不變列式計算；

解答： 解：①已知：a、CH₄（g）+

3

2

O₂（g）?CO（g）+2H₂O（g）△H₁
b、H₂（g）+

1

2

O₂（g）?H₂O（g）△H₂
依據(jù)蓋斯定律計算a-3b得到：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）的△H=（△H₁-3△H₂ ）
故答案為：△H₁-3△H₂ ；     
②一定條件下反應(yīng)CH₄（g）+H₂O（g）?CO+3H₂（g）中CH₄的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖，且T₂＞T₁，壓強(qiáng)不變，隨溫度升高甲烷轉(zhuǎn)化率增大，說明升溫平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)△H＞0，平衡常數(shù)增大K_A＜K_B，；
故答案為：＞；＜；
③維持溫度T₂，將0.04mol CH₄（g）和0.04mol H₂O（g）通入容積為1L的定容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，平衡時達(dá)到B點(diǎn)，測得CH₄的轉(zhuǎn)化率為50%，依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式：
               CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）
起始量（mol/L） 0.04     0.04      0      0
變化量（mol/L）0.02      0.02      0.02    0.06
平衡量（mol/L）0.02      0.02      0.02     0.06
平衡常數(shù)K=

0.02×0.063

0.02×0.02

=0.0108
CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）反應(yīng)是氣體體積增大的吸熱反應(yīng)，
A．容器內(nèi)CH₄﹑H₂O﹑CO﹑H₂單位物質(zhì)的量之比為1：1：1：3，符合反應(yīng)比，但不能說明正逆反應(yīng)速率相同，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯誤；
B．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量和體積不變，容器內(nèi)氣體的密度始終恒定，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C．反應(yīng)前后氣體體積增大，容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)恒定說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；
D.3v（CO）=v（H₂），是反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計量數(shù)之比，但不能說明正逆反應(yīng)速率相同，故D錯誤；
故答案為：0.0108；C；    
④在上述B點(diǎn)平衡基礎(chǔ)上，向容器中再通入a mol CH₄和a mol H₂O氣體，使之在C點(diǎn)重新達(dá)平衡，此時測得CO有0.03mol，溫度不變，平衡常數(shù)不變，結(jié)合三段式列式計算得到；
               CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）
起始量（mol/L） 0.04+a  0.04+a     0      0
變化量（mol/L）0.03      0.03      0.03    0.09
平衡量（mol/L）0.01+a    0.01+a     0.03     0.09
K=

0.03×0.093

(0.01+a)2

=0.0108，a=0.035；
故答案為：0.035；

點(diǎn)評：本題考查了熱化學(xué)方程式書寫方法，化學(xué)平衡影響因素和平衡標(biāo)志的分析判斷，平衡常數(shù)反應(yīng)速率計算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．