合成气(CO+H2)广泛用于合成有机物,工业上常采用天然气与水蒸气反应等方法来制取合成气。(1)已知,5.6L...
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合成气(CO+H2)广泛用于合成有机物,工业上常采用天然气与水蒸气反应等方法来制取合成气。
(1)已知,5.6LCH4(标况下数据)与水蒸气完全反应时吸收51.5kJ的热量,请写出该反应的热化学方程式___;
(2)在150℃时2L的密闭容器中,将2molCH4和2molH2O(g)混合,经过15min达到平衡,此时CH4的转化率为60%。回答下列问题:
①从反应开始至平衡,用*气的物质的量浓度变化表示该反应速率v(H2)=___。
②该反应的平衡常数表达式K=___。
③下列选项中能表示该反应已达到平衡状态的是___
A.v(H2)逆=3v(CO)正
B.密闭容器中混合气体的密度不变
C.密闭容器中总压强不变
D.c(CH4)=c(CO)
④平衡时容器中CH4的体积分数___。
【回答】
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H=+206.0kJ/mol 0.12mol·L-1·min-1 K= AC 12.5%
【详解】
(1)标况下,5.6LCH4物质的量n=5.6L/(22.4Lmol-1)=0.25,吸收51.5KJ的热量,则1mol**反应吸收热量为:51.5KJ÷0.25mol = 206KJ/mol,热化学方程式为: CH4(g)+ H2O(g)= CO(g) + 3H2(g) △H = +206 KJ/mol;
(2) 在150℃时2L的密闭容器中,将2molCH4和2molH2O(g)混合,经过15min达到平衡,此时CH4的转化率为60%,
①从反应开始至平衡,用*气的物质的量浓度变化表示该反应速率;
②该反应的平衡常数表达式为K=;
③A.反应速率之比等于化学方程式计量数之比,v(H2)逆=3v(CO)正= v(H2)正,说明*气正逆
反应速率相同,反应达到平衡状态,A正确;
B.密闭容器中混合气体的质量和体积不变,密度始终不变,不能说明反应达到平衡状态,B错误;
C.反应前后气体物质的量增加,气体压强之比等于气体物质的量之比,密闭容器中总压
强不变,说明反应达到平衡状态,C正确;
D.浓度关系和消耗量、起始量有关,c(CH4)=c(CO)不能说明反应达到平衡状态,D错误;
④平衡时容器中CH4的体积分数为:0.4/(0.4+0.4+0.6+1.8)×100%=12.5%。
【点睛】
判断能否用密度不变来说明反应达到平衡状态时,要注意体系混合气体的质量是否保持不变,体积是否保持不变,若均是,则不能用密度不变来说明反应达到平衡状态。
知识点:化学反应热的计算
题型:综合题
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