Question

【題目】“低碳經(jīng)濟”備受關(guān)注，CO2的排集、利用與封存成為科學(xué)家研究的重要課題。

(1)將一定量的CO2(g)和CH4(g)通入一恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)

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

①已知CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) △H1=－802kJ·mol－1

CO(g)+1/2O2(g)===CO2(g) ΔH2=－283kJ·mol－1

CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) △H3=－41kJ·mol－1

則反應(yīng)CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)的△H=___________。

(2)為了探究反應(yīng)CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)的反應(yīng)速率和平衡。起始時，向恒容密閉容器中通入CO2與CH4，使其物質(zhì)的量濃度均為1.0mol·L－1

①平衡時，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)繪制出兩條反應(yīng)速率與濃度關(guān)系曲線(如圖)：v正(CO2)和v逆(CO)，則與v正(CO2)相對應(yīng)的是圖中曲線___________(填“甲”或“乙”)；該反應(yīng)達(dá)到平衡后，某一時刻降低溫度反應(yīng)重新達(dá)到平衡，則此時曲線甲對應(yīng)的平衡點可能為___________(填“D”“E”或“F”)，判斷的理由______________________。

②又測得CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強的關(guān)系如圖，當(dāng)壓強為P2時，在y點：v（正）___________v（逆）(選填“大于”、“小于”或“等于”)；壓強p1___________p2(選填“大于”、 “小于”或“等于”)，原因是___________；

若p2=6MPa，則T℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=___________MPa2(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

Answer 1

【答案】+248KJ/mol 乙 E 降溫反應(yīng)速率減小，又降溫平衡逆向移動，CO濃度減小，所以為E點 大于 小于 溫度一定時，加壓平衡逆移，CH4轉(zhuǎn)化率減小，所以p2大 16

【解析】

(1)①利用蓋斯定律解題；

(2)①根據(jù)平衡點確定，當(dāng)達(dá)到平衡時正逆速率比等于化學(xué)計量數(shù)之比，根據(jù)圖可知，反應(yīng)平衡時圖中對應(yīng)的點應(yīng)為A和F點；降溫后，反應(yīng)速率減小，平衡逆向移動，甲烷的濃度會增大，據(jù)此判斷；

②壓強為P2時，在y點反應(yīng)未達(dá)到平衡，在x點達(dá)到平衡，則反應(yīng)正向移動，所以v（正）大于v（逆）；該反應(yīng)正反應(yīng)為體積增大的方向，壓強越大，CH4的轉(zhuǎn)化率越小，已知相同溫度下，P1條件下的轉(zhuǎn)化率大于P2，則P1小于P2；在y點對應(yīng)溫度下的甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，列三行式計算Kp。

(1)①ⅠCH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) △H1=－802kJ·mol－1

Ⅱ CO(g)+1/2O2(g)===CO2(g) ΔH2=－283kJ·mol－1

Ⅲ CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) △H3=－41kJ·mol－1

利用蓋斯定律：Ⅰ-Ⅱ×4+Ⅲ×2，得CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g) △H=+248KJ/mol

答案：+248KJ/mol

(2)①反應(yīng)：CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g) △H=+248KJ/mol平衡時圖中對應(yīng)的點應(yīng)為A和F點，當(dāng)達(dá)到平衡時正逆速率比等于化學(xué)計量數(shù)之比v正(CO2)：v逆(CO)=1:2，確定v正(CO2)相對應(yīng)的是圖中曲線乙；降溫后，反應(yīng)速率減小，平衡逆向移動，甲烷的濃度會增大，據(jù)此判斷曲線甲對應(yīng)的平衡點可能為E；

答案：乙 E 降溫反應(yīng)速率減小，又降溫平衡逆向移動，CO濃度減小，所以為E點

②壓強為P2時，在y點反應(yīng)未達(dá)到平衡，在x點達(dá)到平衡，則反應(yīng)正向移動，所以v（正）大于v（逆）；該反應(yīng)正反應(yīng)為體積增大的方向，壓強越大，CH4的轉(zhuǎn)化率越小，已知相同溫度下，P1條件下的轉(zhuǎn)化率大于P2，則P1小于P2；

在p2對應(yīng)溫度下的甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，列三行式計算。
CO2（g）+CH4（g）2CO（g）+2H2（g）
起始（mol/L） 1.0 1.0 0 0
轉(zhuǎn)化（mol/L） 0.5 0.5 1 1
平衡（mol/L） 0.5 0.5 1 1

n（平衡）總=0.5+0.5+1+1=3mol

p2=6MPa：各種氣體平衡后對應(yīng)壓強：CO2（g）與CH4（g）的分壓均為6×0.5/3=1Mpa；CO和H2的分壓均為：6×1/3=2Mpa；

所以平衡常數(shù)Kp==16；

答案：大于 小于 溫度一定時，加壓平衡逆移，CH4轉(zhuǎn)化率減小，所以p2大 16