生产甲醇的原料CO、H2可由下列反应制取：CH4（g）+H2O（g） CO（g）+3

题目内容：

生产甲醇的原料CO、H₂可由下列反应制取：CH₄（g）+H₂O（g） CO（g）+3H₂（g），试回答下列问题。

（1）已知：

① CH₄（g）+3/2 O₂（g） CO（g）+2H₂O（g）△H_l；

② H₂（g）+1/2 O₂（g） H₂O（g） △H₂，

则CH₄（g）+ H₂O（g）CO（g）+3H₂（g）的△H＝____（用含△H₁，△H₂的式子表示）

（2）一定条件下反应CH₄（g）+H₂O（g）CO（g）+3H₂（g）中CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如图，且T₂>T₁， 则上述反应的△H____0（填“<”、“>”、“=”，下同），A、B处对应平衡常数（K_A、K_B）的大小关系为K_A____K_B

（3）维持温度T₂，将0.04 mol CH₄和0.04mol H₂O（g）通入容积为1L的定容密闭容器中发生反应，平衡时达到B点，测得CH₄的转化率为50%,该反应在此温度下的平衡常数K_B=____，下列现象能说明该反应已经达到平衡状态的是_ ___

a．容器内CH₄、H₂O、CO、H₂的物质的量之比为1：

1、：

1、：3

b．容器的密度恒定

c．容器的压强恒定

d．3υ_正（CO）＝υ_逆（（H₂）

（4）在上述B点平衡基础上，向容器中再通入amol CH₄和a mol H₂O气体，使之在C点重新达平衡，此时测得CO有0.03mol，则a=____。

正确答案：

（1）ΔH₁—3ΔH₂（2分）（2）> （2分）； < （2分）

（3）1.08×10^－2mol²٠L^－2（2分，单位可不作要求）；acd（3分）（4）0.035（3分）

答案解析：

（1）根据已知的热化学方程式以及盖斯定律可知，①－②×3即得到CH₄（g）+ H₂O（g）CO（g）+3H₂（g），所以该反应的反应热△H＝ΔH₁—3ΔH₂。

（2）根据图像可知，在压强相同时，温度越高，甲烷的转化率越高。这说明升高温度平衡向正反应方向移动，因此正反应是吸热反应，即△H＞0。升高温度平衡向正反应方向移动，因此B点对应的平衡常数大于A点对应的平衡常数。

（3） CH₄（g）+H₂O（g）CO（g）+3H₂（g）

起始浓度（mol/L） 0.04 0.04 0 0

转化浓度（mol/L） 0.02 0.02 0.02 0.06

平衡浓度（mol/L） 0.02 0.02 0.02 0.06

所以该温度下该反应的平衡常数K_B＝＝＝1.08×10^—2mol²٠L^－2

在一定条件下，当可逆反应中正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），各种物质的浓度或含量均不再发生变化的状态，是化学平衡状态，根据以上分析可知，平衡时容器内CH₄、H₂O、CO、H₂的物质的量之比为1:1:1:3，所以可以说明反应达到平衡状态，a正确；密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，因此密度始终是不变的，所以b不能说明；该反应是体积减小的可逆反应，所以当压强不再发生变化时，可以说明反应达到平衡状态，即c正确；d中的反应速率方向相反，且满足反应速率之比是相应的化学计量数之比，因此可以说明，d正确，答案选acd。

（4）CH₄（g）+H₂O（g）CO（g）+3H₂（g）

起始浓度（mol/L） b b 0 0

转化浓度（mol/L） 0.03 0.03 0.03 0.09

平衡浓度（mol/L）b－0.03 b－0.03 0.03 0.09

因为温度不变，平衡常数不变，所以＝1.08×10^—2，解得b＝0.075mol，因此a＝0.075mol－0.04mol＝0.035mol

考点核心：

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.