Question

1．（1）合成氨工業(yè)對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展具有重要的 意義．某合成氨工業(yè)中氫氣由天然氣和水反應(yīng)制備，其主要反應(yīng)為：CH₄（g）+2H₂O （g）?CO₂（g）+4H₂（g）反應(yīng)過程中能量變化如圖所示，則該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）
（2）某溫度下，10L密閉容器中充入2mol CH₄和3molH₂O（g），發(fā)生CH₄（g）+2H₂O（g）?CO₂（g）+4H₂ （g）反應(yīng)，反應(yīng)進行到4s時CO₂的物質(zhì)的量濃度為0.08mol/L，再過一段時間反應(yīng)達平衡，平衡時容器的壓強是起始時的1.4倍．則：
①前4s以CH₄濃度變化表示的平均反應(yīng)速率為多少？
②4s時，混合氣體中H₂的體積分數(shù)為多少？
③平衡時，H₂O（g）的濃度是多少？（要求：寫出計算過程）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)能量圖可知，反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量，則該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；
（2）①根據(jù)V=$\frac{△c}{△t}$計算反應(yīng)速率；
②根據(jù)混合氣體中H₂的體積分數(shù)=$\frac{n（H{\;}_{2}）}{n（總）}$進行計算；
③根據(jù)C=$\frac{n}{V}$計算平衡時，H₂O（g）的濃度．

解答 解：（1）根據(jù)能量圖可知，反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量，則該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，故答案為：吸熱；
（2）①根據(jù)    CH₄（g）+2H₂O（g）?CO₂（g）+4H₂ （g）
開始（mol/L） 0.2      0.3        0       0 
4s （mol/L） 0.08      0.16       0.08    0.32
所以前4s以CH₄濃度變化表示的平均反應(yīng)速率為V=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.08}{4}$=0.02mol/（L•S），
答：前4s以CH₄濃度變化表示的平均反應(yīng)速率為0.02mol/（L•S）；
②4s時，混合氣體中H₂的體積分數(shù)為=$\frac{n（H{\;}_{2}）}{n（總）}$×100%=$\frac{0.32}{0.32+0.08+（0.2-0.08）+（0.3-0.16）}$×100%=48.5%，答：4s時，混合氣體中H₂的體積分數(shù)為48.5%；
③CH₄（g）+2H₂O（g）?CO₂（g）+4H₂ （g）
開始（mol） 2     3        0      0
轉(zhuǎn)化（mol） x     2x       x   4x
平衡（mol）2-x    3-2x      x   4x
$\frac{2-x+3-2x+x+4x}{2+3}$=1.4，解得x=1，所以H₂O（g）的濃度C=$\frac{n}{V}$=$\frac{3-2}{10}$=0.1mol/L，答：平衡時，H₂O（g）的濃度為0.1mol/L．

點評 本題考查化學反應(yīng)與能量、反應(yīng)速率的計算、體積分數(shù)的計算、平衡濃度等知識，題目難度中等，注意掌握化學平衡、化學反應(yīng)速率的概念及影響因素，難度不大．