Question

为解决“温室效应”日趋严重的问题，科学家们不断探索CO₂的捕获与资源化处理方案，利用CH₄捕获CO₂并转化为CO和H₂混合燃料的研究成果已经“浮出水面”。

已知：①CH₄(g)十H₂O(g)=CO(g)+3H₂(g)    △H₁=+206.4kJ/mol

②CO(g)+H₂O(g)=CO₂(g)+H₂(g)   △H₂=-41.2kJ/mol

T₁℃时，在2L恒容密闭容器中加入2molCH₄和1molCO₂，并测得该研究成果实验数据如下：

时间/s	0	10	20	30	40	50	60
CO2/mol	1	0.7	0.6	0.54	0.5	0.5	0.5
H2/mol	0	0.6	0.8	0.92	1	1	1

请回答下列问题：

(1)该研究成果的热化学方程式③CH₄(g)+CO₂(g)=2CO(g)+2H₂(g)  △H=__。

(2)30s时CH₄的转化率为__，20~40s，v(H₂)=__。

(3)T₂℃时，该反应的化学平衡常数为1.5，则T₂__T₁(填“>”“=”或“<”。)

(4)T₁℃时反应③达到平衡的标志为__。

A．容器内气体密度不变

B．体系压强恒定

C．CO和H₂的体积分数相等且保持不变

D．2v(CO)_逆=v(CH₄)_正

(5)上述反应③达到平衡后，其他条件不变，在70s时再加入2molCH₄和1molCO₂，此刻平衡的移动方向为__(填“不移动”“正向”或“逆向")，重新达到平衡后，CO₂的总转化率比原平衡__(填“大”“小”或“相等”)。

(6)由图可知反应在t₁、t₂、t₃时都达到了平衡，而在t₂、t₄、t₈时都改变了条件，试判断t₂时改变的条件可能是__。若t₄时降低温度，t₅时达到平衡，t₆时增大了反应物浓度，请补t₄~t₆时逆反应速率与时间的关系曲线___。

Answer

+247.6kJ/mol 23% 0.005mol/(L∙s) > BC 正向 小 加压或增大生成物浓度

【解析】

已知：①CH4(g)十H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H1=+206.4kJ/mol

②CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H2=-41.2kJ/mol

(1)利用盖斯定律，将①-②，可得出热化学方程式③CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H。

(2)利用三段式，建立各物质的起始量、变化量与平衡量的关系，可得出30s时CH4的转化率，20~40s的v(H2)。

(3)利用三段式，可求出T1时的化学平衡常数，与T2时进行比较，得出T2与T1的关系。

(4)A．气体的质量不变，容器的体积不变，则容器内气体密度始终不变；

B．容器的体积不变，气体的分子数随反应进行而发生变化；

C．平衡时，CO和H2的体积分数保持不变；

D．2v(CO)逆=v(CH4)正，方向相反，但数值之比不等于化学计量数之比。

(5)利用浓度商与平衡常数进行比较，可确定平衡移动的方向；利用等效平衡原理，可确定CO2的总转化率与原平衡时的关系。

(6)从图中可以看出，改变某条件，此时逆反应速率瞬间增大，但平衡逆向移动，对温度、压强、浓度进行验证，确定适宜的条件。并画出坐标图。

已知：①CH4(g)十H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H1=+206.4kJ/mol

②CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H2=-41.2kJ/mol

(1)利用盖斯定律，将①-②，可得出热化学方程式③CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H=+247.6kJ/mol。答案为：+247.6kJ/mol；

(2)利用表中数据，建立如下三段式：

30s时，CH4的转化率为=23%，20~40s的v(H2)== 0.005mol/(L∙s)。答案为：23%；0.005mol/(L∙s)；

(3)利用平衡时的数据，可求出T1时的化学平衡常数为=<1.5，则由T1到T2，平衡正向移动，从而得出T2>T1。答案为：>；

(4)A．容器内气体密度始终不变，则密度不变时，不一定达平衡状态，A不合题意；

B．气体的分子数随反应进行而发生改变，则压强随反应进行而改变，压强不变时达平衡状态，B符合题意；

C．平衡时，CO和H2的体积分数保持不变，反应达平衡状态，C符合题意；

D．2v(CO)逆=v(CH4)正，方向相反，但数值之比不等于化学计量数之比，反应未达平衡，D不合题意；

故选BC。答案为：BC；

(5)平衡时加入2molCH4和1molCO2，浓度商为Q==<，所以平衡正向移动；加入2molCH4和1molCO2，相当于原平衡体系加压，平衡逆向移动，CO2的总转化率比原平衡小。答案为：正向；小；

(6)从图中可以看出，t2时改变某条件，此时逆反应速率瞬间增大，平衡逆向移动，则此条件应为加压或增大生成物浓度。若t4时降低温度，则平衡逆向移动，v逆减小，t5时达到平衡，t6时增大了反应物浓度，此时v逆不变，则t4~t6时逆反应速率与时间的关系曲线为。答案为：加压或增大生成物浓度；。