Question

（14分）碳及其化合物在人类生产、生活中的应用非常广泛。“低碳生活”不再只是一种理想，更是一种值得期待的生活方式。

（1）已知：①2CH₄(g)+3O₂(g)2CO(g)+4H₂O(l)   △H₁=-1214.6kJ/mol

②2CO(g)+ O₂(g)2CO₂(g) △H₂=-566kJ/mol，

则甲烷与氧气反应生成二氧化碳和液态水的热化学方程式为                 。

（2）已知在恒温恒压下密闭容器的可逆反应CH₄(g)+ H₂O(g) CO(g)+3H₂(g)

①该可逆反应一定达到平衡的标志是                   。

A．v(CH₄)_正=3v(H₂)_逆  

B．水蒸气的浓度与一氧化碳的浓度相等

C．平均相对分子质量不随时间的变化而变化

D．密度不随时间的变化而变化

②该可逆反应在不同条件下，测得CH₄转化率随时间变化如图所示，与实验a相比，b的实验条件是                  。

（3）将不同物质的量的CO(g)和H₂O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：

CO(g)+H₂O(g) CO₂(g)+H₂(g)；△H得到如下三组数据：

实验组	温度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	达到平衡所需时间/min
H2O	CO	CO2	CO
1	650	2	4	1.6	2.4	5
2	900	1	2	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	D	t

①实验1中以v(H₂)表示的反应速率为                       。

②实验2中的平衡常数是            （计算结果保留两位小数）。

③该反应的△H           0（填“＞”或“＜”）。

④若实验3要达到与实验2相同的平衡状态（即各物质的质量分数分别相等），则a、b应满足的关系

是                     （用含a、b的式子表示）。

Answer

（14分）（每空2分）

（1）已知：①CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）;△H= ﹣890.3 kJ/mol

（2）①CD ②增加了催化剂

(3)①0.16mol•（L•min﹣1） ②0.17 ③＜0 ④b=2a或a：b=1：2

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律，将已知热化学方程式相加后除以2，可得所求热化学方程式，所以甲烷与氧气反应生成二氧化碳和液态水的热化学方程式为CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）;△H= ﹣890.3 kJ/mol；

（2）①A、达平衡时，氢气的逆反应速率是甲烷正反应速率的3倍，错误；B、水蒸气的浓度与一氧化碳的浓度相等的状态不一定是平衡状态，错误；C、该反应是气体物质的量发生变化的可逆反应，所以气体平均相对分子质量随时间变化，达平衡时不随时间的变化而变化，正确； D. 该反应在恒温恒压下密闭容器中进行，所以容器的体积会发生变化，则气体的密度也发生变化，达平衡时密度不随时间的变化而变化，正确，答案选CD；

②与实验a相比，b与a达到相同平衡状态，但达平衡的时间缩短，说明反应速率加快，所以b是使用了催化剂；

（3）①实验1中二氧化碳的物质的量增加1.6mol，则氢气的物质的量也增加1.6mol,所以以v(H2)表示的反应速率为1.6mol/2L/5min=0.16mol•（L•min﹣1）;

②实验2中平衡时二氧化碳的物质的量浓度均是0.4mol/2L=0.2mol/L，CO的浓度是1.6mol/2L=0.8mol/L，水蒸气的浓度是(1mol-0.4mol)/2L=0.3mol/L，则该温度下反应的平衡常数

K=(0.2mol/L×0.2mol/L)/( 0.8mol/L×0.3mol/L)=0.17；

③实验1与2相比，反应物浓度增大1倍，若温度相同，则平衡时二氧化碳物质的量实验1是实验2的2倍，现在温度降低，二氧化碳物质的量实验1是实验2的1.6/0.4=4倍，说明降低温度，平衡正向移动，所以该反应是放热反应，△H<0；

④实验3与实验2属于恒温恒压条件，达到相同的平衡状态，则只需反应物的量对应成比例即可，实验2中CO与水蒸气的物质的量之比是1:2，所以实验3中a与b之比为1:2，即b=2a。

考点：考查盖斯定律的应用，化学平衡的判断，反应速率、平衡常数的计算，不同条件平衡的比较，等效平衡的应用