Question

随着环保意识增强，清洁能源越来越受到人们关注。

（1）甲烷是一种理想的洁净燃料。已知：CH₄（g）+2O₂（g）= CO₂（g）+ 2H₂O（g）；△H= -802.3kJ·mol^-1   H₂O（1）=H₂O（g），△H =+44.0kJ·mol^-l

写出常温常压下甲烷完全燃烧的热化学方程式____，计算4.8g甲烷气体完全燃烧生成液态水，放出热量为____kJ。

（2）利用甲烷与水反应制备氢气，因原料廉价，具有推广价值。该反应为CH₄（g）+H₂O（g）CO（g）+3H₂（g）△H=+206.lkJ·mol^-l。

①800℃时，反应的化学平衡常数K=l.0，某时刻测得该温度下密闭容器中各物质的物质的量浓度如下表。

CH4	H2O	CO	H2
3.0 mol•L‾^1	8.5 mol•L‾^1	2.0 mol•L‾^1	2.0 mol•L‾^1

则此时正、逆反应速率的关系是正反应速率____逆反应速率。（填“＞”、“＜”、“＝”）

②为了探究温度、压强对上述化学反应速率的影响，某同学设计了以下三组对比实验（温度为360℃或480℃、压强为101 kPa或303 kPa，其余实验条件见下表）。

实验序号	温度/℃	压强/kPa	CH4初始浓度/ mol•L‾^1	H2O初始浓度/ mol•L‾^1
1	360	p	2.00	6.80
2	t	101	2.00	6.80
3	360	101	2.00	6.80

表中t=___，P=____；设计实验2、3的目的是____；实验l、2、3中反应的化学平衡常数的大小关系是____（用K₁、K₂、K₃表示）。

Answer

CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) △H=－890.3kJ·mol－1 267.09kJ > 480℃ 303kPa 探究温度对反应速率的影响 K2>K1=K3

【解析】

（1）考查热化学反应方程式的计算，①CH4（g）+2O2（g）= CO2（g）+ 2H2O（g），②H2O（1）=H2O（g），常温常压下，甲烷燃烧后，水以液态形式存在，即热化学反应方程式应为①－2×②，得出CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) △H=(－802.3－2×44.0)kJ·mol－1=－890.3kJ·mol－1；4.8g甲烷气体燃烧生成液态水时放出的热量为4.8g×890.3kJ·mol－1/16g·mol－1=267.09kJ；

（2）①考查化学平衡常数的计算，Qc==≈0.627<1，说明化学反应向正反应方向进行，即正反应速率>逆反应速率；

②本实验探究温度、压强对上述反应速率的影响，根据影响化学反应速率的因素，要求其他条件不变，根据表中数据3、2应探究温度对反应速率的影响，因此t=480℃，1、3应探究压强对反应速率的影响，即p=303kPa，化学平衡常数只受温度的影响，该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，即化学平衡常数增大，即K2>K1=K3。