Question

合成气的主要成分是一氧化碳和氢气，可用于合成二甲醚等清洁燃料。从天然气获得合成气过程中可能发生的反应有：

① CH₄(g)+H₂O(g) CO(g)+3H₂(g)   ΔH₁＝+206.1 kJ/mol

② CH₄(g)+CO₂(g) 2CO(g)+2H₂(g)  ΔH₂＝+247.3 kJ/mol

③ CO(g)+H₂O(g) CO₂(g)+H₂(g)    ΔH₃

请回答下列问题：

⑴ 在一密闭容器中进行反应①，测得CH₄的物质的量浓度随反应时间的变化如图1所示。反应进行的前5 min内，v(H₂)＝_____________；10 min时，改变的外界条件可能是_____________。

⑵ 如图2所示，在甲、乙两容器中分别充入含等物质的量的CH₄和CO₂混合气体，使甲、乙两容器初始容积相等。在相同温度下发生反应②，并维持反应过程中温度不变。已知甲容器中CH₄的转化率随时间变化的图像如图3所示，请在图3中画出乙容器中CH₄的转化率随时间变化的图像。

⑶ 反应③中ΔH₃＝ _____________。800℃时，反应③的化学平衡常数K＝1.0，某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量见下表：

CO	H2O	CO2	H2
0.5 mol	8.5 mol	2.0 mol	2.0 mol

此时反应③中正、逆反应速率的关系式是_____________(填字母)。

a．v(正)＞v(逆)     b．v(正)＜v(逆)      c．v(正)＝v(逆)     d．无法判断

Answer

（1）0.3 mol/(L·min)；升高温度；

（2）；（3）－41.2 kJ/mol；a；

【解析】

试题分析：（1）根据图可知，前5min内甲烷的浓度由1.00mol/L减小为0.50mol/L，则v(CH4)==0.1mol/(L•min)，由化学计量数之比等于反应速率之比，

则v(H2)=3×0.1mol/(L•min)=0.3mol/(L•min)，由图可知，10min时甲烷的浓度继续减小，该反应向正反应方向移动，而该反应为吸热反应，则升高温度符合题意，故答案为：0.3 mol/(L•min)；升高温度；

（2）甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH4和CO2，且甲、乙两容器初始容积相等，由图可知，甲的体积不变，乙的压强不变，则假定甲不变，乙中发生CH4+CO2⇌2CO+2H2，其体积增大，则相当于压强减小，化学平衡向正反应方向移动，乙容器中CH4的转化率增大，但压强小，反应速率减慢，则达到平衡的时间变长，则乙中CH4的转化率随时间变化的图象为，故答案为：；

（3）根据盖斯定律可知，①-②可得反应③，则△H3=+206.1kJ/mol-(+247.3kJ/mol)=-41.2kJ/mol，

800℃时，反应③的K=1.0时，正逆反应速率相等，化学平衡不移动；

由表格中的数据可知，气体的体积相同，则物质的量与浓度成正比，Q=＜K=1.0，该反应向正反应方向移动，则正反应速率大于逆反应速率，即选a，

故答案为：-41.2 kJ/mol；a。

考点：考查了化学反应速率的计算，化学平衡的移动及反应方向的判断的相关知识。