Question

（6分）氢气是一种清洁能源。用甲烷制取氢气的两步反应的能量变化如下

图所示：

（1）甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是_________________。

（2）第II步为可逆反应。在800℃时，若CO的起始浓度为2.0 mol/L，水蒸气的起始浓度为3.0 mol/L，达到化学平衡状态后，测得CO₂的浓度为1.2 mol/L，则此反应的平衡常数为___________，CO的平衡转化率为____________。

Answer

（1）CH4(g) + 2H2O(g)＝4H2(g) + CO2(g) ΔH＝—136.5 kJ/mol；（2）1 ；60 %

【解析】

试题分析：（1）根据图1可得热化学方程式：CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH＝—103.3 kJ/mol；根据图2可得热化学方程式：CO(g)+H2O(g) H2(g) + CO2(g) ΔH＝—33.2kJ/mol； 将上述2个方程式叠加，可得总反应方程式是：CH4(g) + 2H2O(g)＝4H2(g) + CO2(g) ΔH＝—136.5 kJ/mol；（2）该反应方程式为CO(g)+H2O(g) H2(g) + CO2(g) ΔH＝—33.2kJ/mol；在反应开始时c(CO)= 2.0 mol/L，c(H2O)= 3.0 mol/L，化学平衡状态后，测得CO2的浓度为1.2 mol/L，则达到平衡时，一氧化碳的浓度是c(CO)=0.8 mol/L，c(H2O)=1.8 mol/L，c(H2)=1.2 mol/L，根据平衡常数的定义可得K=；则一氧化碳的转化率η=(1.2mol/L÷2mol/L)×100%=0.6=60%

考点：考查图像法在热化学方程式的书写、化学平衡及物质的平衡转化率的计算的知识。