Question

【題目】CO2是一種廉價的碳資源，其綜合利用具有重要意義。CO2與CH4經催化重整，制得合成氣：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。

(1)已知上述反應中相關的化學鍵鍵能數據如下：

化學鍵	C-H	C=O	H-H	C≡O(CO)
鍵能/kJ·mol-1	413	745	436	1075

則該反應的△H=______kJ·mol－1。

(2)為了加快該反應的速率，可以進行的措施是（_____）。

A．恒溫恒壓下，按原比例充入CH4、CO2

B．恒溫下，縮小容器體積

C．增大反應物與催化劑的接觸面積

D．降低溫度

(3)恒溫下，向2L體積恒定的容器中充入一定量的CO2、CH4，使其在催化劑作用下進行反應，經tmin后，測得CO有amol，則v(CO2)=______。下列各項能說明該反應達到平衡的是（______）。

A．容器內氣體密度保持一定 B．容器內CO2、CH4的濃度之比為1∶1

C．該反應的正反應速率保持一定 D．容器內氣體壓強保持一定

(4)用甲烷作燃料的堿性燃料電池中，電極材料為多孔惰性金屬電極，則負極的電極反應式為_______________。

Answer 1

【答案】 +120 BC a/4tmol/(L·mim) CD CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O

【解析】（1）ΔH＝反應物的化學鍵鍵能總和－生成物的化學鍵鍵能總和；

（2）根據外界條件對反應速率的影響分析；

（3）根據v＝△c/△t計算；根據平衡狀態的特征解答；

（4）燃料電池中燃料在負極發生失去電子的氧化反應。

（1）根據方程式結合鍵能可知該反應的△H=（4×413+2×745－2×1075－2×436）kJ/mol＝+120 kJ/mol。

（2）A．恒溫恒壓下，按原比例充入CH4、CO2，則反應物濃度不變，反應速率不變，A錯誤；B．恒溫下，縮小容器體積反應物濃度增大，反應速率加快，B正確；C．增大反應物與催化劑的接觸面積可以加快反應速率，C正確；D．降低溫度反應速率減小，D錯誤；答案選BC。

（3）恒溫下，向2L體積恒定的容器中充入一定量的CO2、CH4，使其在催化劑作用下進行反應，經tmin后，測得CO有amol，則根據方程式可知消耗二氧化碳是0.5amol，濃度是a/4 mol·L－1，所以v(CO2)＝a/4t mol/(L·mim)。在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時（但不為0），反應體系中各種物質的濃度或含量不再發生變化的狀態，稱為化學平衡狀態。則A．密度是混合氣的質量和容器容積的比值，在反應過程中質量和容積始終是不變的，則容器內氣體密度保持一定不能說明反應達到平衡狀態，A錯誤；B．容器內CO2、CH4的濃度之比為1∶1不能說明正逆反應速率相等，不一定處于平衡狀態，B錯誤；C．該反應的正反應速率保持一定說明反應達到平衡狀態，C正確；D．正反應體積增大，則容器內氣體壓強保持一定說明反應達到平衡狀態，D正確。答案選CD。

（4）用甲烷作燃料的堿性燃料電池中，負極是甲烷發生失去電子的氧化反應，因此電極反應式為CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O。