Question

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：

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：CH4（g）+32O2（g）?CO（g）+2H2O（g）△H1H2（g）+12O2（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+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（KA、KB）的大小关系为KA______KB．③维持温度T2，将0.04mol CH4（g）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KB=______，下列现象能说明该反应已经达到平衡状态的是______（填写序号）A．容器内CH4﹑H2O﹑CO﹑H2单位物质的量之比为1：1：1：3B．容器内气体的密度恒定C．容器内气体的压强恒定D.3v（CO）=v（H2）④在上述B点平衡基础上，向容器中再通入a mol 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=______．

Answer 1

①已知：a、CH₄（g）+

3

2

O₂（g）?CO（g）+2H₂O（g）△H₁
b、H₂（g）+

1

2

O₂（g）?H₂O（g）△H₂
依据盖斯定律计算a-3b得到：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）的△H=（△H₁-3△H₂ ）
故答案为：△H₁-3△H₂ ；     
②一定条件下反应CH₄（g）+H₂O（g）?CO+3H₂（g）中CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如图，且T₂＞T₁，压强不变，随温度升高甲烷转化率增大，说明升温平衡正向进行，正反应△H＞0，平衡常数增大K_A＜K_B，；
故答案为：＞；＜；
③维持温度T₂，将0.04mol CH₄（g）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%，依据化学平衡三段式列式：
               CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）
起始量（mol/L） 0.04     0.04      0      0
变化量（mol/L）0.02      0.02      0.02    0.06
平衡量（mol/L）0.02      0.02      0.02     0.06
平衡常数K=

0.02×0.063

0.02×0.02

=0.0108
CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）反应是气体体积增大的吸热反应，
A．容器内CH₄﹑H₂O﹑CO﹑H₂单位物质的量之比为1：1：1：3，符合反应比，但不能说明正逆反应速率相同，不能说明反应达到平衡状态，故A错误；
B．反应前后气体质量和体积不变，容器内气体的密度始终恒定，不能说明反应达到平衡状态，故B错误；
C．反应前后气体体积增大，容器内气体的压强恒定说明反应达到平衡状态，故C正确；
D.3v（CO）=v（H₂），是反应速率之比等于化学方程式计量数之比，但不能说明正逆反应速率相同，故D错误；
故答案为：0.0108；C；    
④在上述B点平衡基础上，向容器中再通入a mol 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，温度不变，平衡常数不变，结合三段式列式计算得到；
               CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）
起始量（mol/L） 0.04+a  0.04+a     0      0
变化量（mol/L）0.03      0.03      0.03    0.09
平衡量（mol/L）0.01+a    0.01+a     0.03     0.09
K=

0.03×0.093

(0.01+a)2

=0.0108，a=0.035；
故答案为：0.035；