Question

【題目】合成氣(CO+H2) 廣泛用于合成有機物，工業上常采用天然氣與水蒸氣反應等方法來制取合成氣，

(1)已知標況下，5.6LCH4與水蒸氣完全反應時吸收51.5kJ的熱量，請寫出該反應的熱化學方程式________________；

(2)在150℃時2L 的密閉容器中，將2molCH4和2mol H2O(g)混合，經過15min達到平衡，此時CH4的轉化率為60%。回答下列問題：

①從反應開始至平衡，用氫氣的變化量來表示該反應速率v(H2)=________。

②在該溫度下，計算該反應的平衡常數K=________。

③下列選項中能表示該反應已達到平衡狀態的是________。

A．V(H2)逆=3v (CO)正 B．密閉容器中混合氣體的密度不變

C．密閉容器中總壓強不變 D．C(CH4)=C(CO)

(3)合成氣中的氫氣也用于合成氨氣：N2+3H22NH3。保持溫度和體積不變，在甲、乙、丙三個容器中建立平衡的相關信息如下表。則下列說法正確的是_______________；

容器	體積	起始物質	平衡時NH3的物質的量	平衡時N2 的體積分數	反應開始時的速率	平衡時容器內壓強
甲	1L	1molN2+3molH2	1.6mol	φ甲	v甲	P甲
乙	1L	2molN2+6molH2	n1 mol	φ乙	v乙	P乙
丙	2L	2molN2+6molH2	n2 mol	φ丙	v丙	P丙

A．n1=n2=3.2 B．φ甲=φ丙>φ乙 C．v乙 >v>v甲 D．P乙>P甲=P丙

(4)合成氣可以制取甲醚，綠色電源“二甲醚-氧氣燃料電池”工作原理如下圖所示

① 電極Y 上發生的反應式為__________ ；

②電池在放電過程中，電極X周圍溶液的pH_______(填“增大、減小、不變”)。

Answer 1

【答案】 CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H= +206kJ/mol 0.12mol·L-1·min-1 21.87 AC BD O2+4e-+4H+=2H2O 減小

【解析】(1). 標況下5.6LCH4為0.25mol，則方程式為: CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)，吸熱反應，△H為正，△H=+51.5×4=+206kJ/mol；

(2). ①甲烷轉化1.2mol，生成氫氣3.6mol，則氫氣的變化量為3.6mol/2L/15min=0.12 mol·L-1·min-1；②；③A. 從反應開始至平衡氫氣的變化量為CO(g)的3倍，A正確；B. 反應質量守恒，無論反應如何，質量均不變，容器體積不變，則密度不變；C. 方程兩端氣體體積不同，若容器內壓強不變，則氣體體積不變化，即反應達到平衡，C正確；D. 反應平衡時CH4的轉化率為不一定為50%，即C(CH4)= C(CO)不能保證反應平衡，D錯誤。所以選擇AC。

(3).乙容器中的起始壓強大于丙容器中的起始壓強，故n1n2不相等，A錯誤；B. 容器甲和丙的起始壓強相等且小于乙容器，所以正向反應程度φ乙>φ甲=φ丙，所以N2 的體積分數φ甲=φ丙>φ乙，B正確；C. 同B，v乙 >v丙=v甲，C錯誤；D. 由于方程兩端氣體的物質的量不發生變化，所以平衡時容器壓強等于起始壓強，故P乙>P甲=P丙，D正確。所以選擇BD。

(4). ①因為氫離子向Y極移動，則Y極得到電子為正極，又燃料電池以氧氣為反應物，其反應為：O2+4e-+4H+=2H2O；②電池在放電過程中，X極處生成氫離子，所以pH減小。