Question

【題目】（1）合成氨工業中氫氣可由天然氣和水反應制備，其 主要反應為：CH4(g)+ 2H2O(g) CO2(g)+4H2(g)，反應過程中 能量變化如圖所示，則該反應為___________（填“吸熱”或“放熱”）。若已知，破壞 1mol 化學鍵需要吸收的熱量如下表所示：

則消耗 1molCH4 吸收或放出熱量為___________________kJ(用含 a b c d 字母的代數式表示)。

（2）在某體積為2L的密閉容器中充入0.5molNO2和1molCO，在一定條件下發生反應：NO2+COCO2+NO，5min時，測得容器中NO的物質的量為0.2mol，則：

①該段時間內，用 CO2 表示的平均反應速為_____________。

②假設此反應在 5 min 時達到平衡，則此時容器內氣體的總物質的量為_________________。

③平衡時，NO2 的轉化率為_________________。

④下列事實能夠說明上述反應在該條件下已經達到化學平衡狀態的是_____________。

A．相同時間內消耗 n mol 的 NO2 的同時生成 n mol 的 CO2

B．NO2 的物質的量濃度不再改變

C．容器內氣體的平均相對分子質量不變

D．v 正(NO)=v 逆(CO)

E．容器內壓強不再發生變化

F．容器內氣體的密度保持不變

G．溫度和壓強一定時，混合氣體的顏色不再發生變化

Answer 1

【答案】 吸熱 4a+4b-2c-4d 0.05mol/(L·min) 1.5mol 40% BDG

【解析】（1）反應過程中能量變化可知：反應物的能量低于生成物，反應為吸熱反應；由方程式CH4＋2H2O=CO2＋4H2，可知消耗 1molCH4 吸收或放出熱量為4a+4b-2c-4dkJ；（ 2 ） ①NO2+CO CO2+NO，2 min 時，測得容器中 NO 的物質的量為 0.2 mol ，則CO2的物質的量為0.2mol，②該反應前后體積不變，假設此反應在 5 min 時達到平衡，則此時容器內氣體的總物質的量為 0.5mol+1mol=1.5mol；

③ NO2+CO CO2+NO，

n開始0.5mol 1mol 0 0

n變化0.2mol 0.2mol 0.2mol 0.2mol

n平衡0.3mol 0.8mol 0.2mol 0.2mol

平衡時，NO2 的轉化率為0.2/0.5×100%=40%。

④達到化學平衡狀態的是A．相同時間內消耗 n mol 的 NO2 的同時生成 n mol 的 CO2，均為正速率，故A錯誤；B．NO2 的物質的量濃度不再改變是平衡狀態，故B正確；C．容器內氣體的平均相對分子質量在數值上= m/n ，始終是一個不變量，所以容器內氣體的平均相對分子質量不變時，不一定是平衡狀態，故C錯誤；D．v 正(NO)=v 逆(CO)，NO的消耗速率等效于NO的生成速率，與CO的消耗速率相等，反應達到平衡狀態，故D正確；E．兩邊氣體化學計量數相等，容器內壓強始終不隨時間的變化而變化，故E錯誤；F. 容器內的氣體反應前后遵循質量守恒，容器內氣體的質量保持不變，密度不變，不一定是平衡狀態，故F錯誤；G. 溫度和壓強一定時，混合氣體的顏色不再發生變化，NO2 的物質的量濃度不再改變是平衡狀態，故G正確；故選BDG