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题文
(16分)工业上可用煤制天然气,生产过程中有多种途径生成CH4
(1)写出CO2与H2反应生成CH4和H2O的热化学方程式                     。
已知: ① CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)    ΔH=-41kJ·mol-1 
② C(s)+2H2(g)CH4(g)           ΔH=-73kJ·mol-1
③ 2CO(g)C(s)+CO2(g)          ΔH=-171kJ·mol-1
(2)另一生成CH4的途径是CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)。其他条件相同时,H2的平衡转化率在不同压强下随温度的变化如图所示。

①该反应的△H     0(填“<”、“=”或“>”)。
②实际生产中采用图中M点而不是N点对应的反应条件,运用化学反应速率和平衡知识,同时考虑生产实际,说明选择该反应条件的理由________________________。
③某温度下,将0.1 mol CO和0.3 mol H2充入10L的密闭容器内发生反应CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g),平衡时H2的转化率为80%,求此温度下该反应的平衡常数K。(写出计算过程,计算结果保留两位有效数字)
题型:填空题难度:中档来源:不详
答案
(1)CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)    ΔH=-162kJ·mol-1  (3分,热化学方程式2分,数据1分)
(2)①<      (3分)
②相对于N点而言,采用M点,温度在500-600K之间,温度较高,反应速率较快,氢气的平衡转化率也较高,压强为常压对设备要求不高。    (3分)
③(7分)
CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g)
起始时各物质浓度/ mol·L-1:   0.01   0 .03        0      0
平衡时各物质浓度/ mol·L-1       0.002  0.006        0.008   0.008
(以上3分)
K==0.148×106
(1分)                      (1分)                        (2分,数据和单位各1分)

试题分析:
⑴先写出该反应的方程式,并标明各物质的状态:CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g);将“②+③-①×2”能得该反应方程式,再根据盖斯定律可计算该反应的反应热△H=(-73kJ•mol-1)+(-171kJ•mol-1)-(-41kJ•mol-1)×2=-162kJ•mol-1,综上便可写出完整的热化学方程式。
⑵①由图可知,压强一定时,升高温度,平衡时氢气的转化率降低,平衡向逆反应方向移动,正反应为放热反应,则△H<0;
②相对于N点而言,采用M点,温度在500-600K之间,温度较高,反应速率较快,氢气的平衡转化率也较高,压强为常压对设备要求不高;
③平衡时H2的转化率为80%,参加反应氢气的物质的量=0.3mol×80%=0.24mol,则氢气的浓度变化量==0.024mol/L,然后结合三段分析如下:
CO(g)+3H2(g)⇌CH4(g)+H2O(g)
开始(mol/L):0.01   0.03     0       0
变化(mol/L):0.008  0.024   0.008    0.008
平衡(mol/L):0.002    0.006  0.008     0.008
故平衡常数K==0.148×106
据魔方格专家权威分析,试题“(16分)工业上可用煤制天然气,生产过程中有多种途径生成CH4。(1)..”主要考查你对  焓变、反应热中和热燃烧热  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下:
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焓变、反应热中和热燃烧热
考点名称:焓变、反应热
  • 反应热,焓变:

    化学能可以转化为热能、电能和光能等,化学反应中的能量变化,通常主要表现为热量的变化。
    1.定义:在化学反应过程中,当生成物和反应物具有相同温度时所放出或吸收的热量,通常叫做化学反应的反应热。在恒温、恒压条件下,化学反应过程中吸收或放出的热量称为反应的焓变。
    2.符号:△Ⅳ
    3.单位:kJ·mol-1
    4.产生原因:化学反应过程中旧键断裂吸收的总能量与新键形成释放的总能量不相等,故化学反应均伴随着能量变化——吸热或放热。
    5.表示方法:放热反应的△H<0,吸热反应的△H>0.
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