Question

合成气（CO和H2）是重要的化工原料，在工业生产中有着广泛的应用．（1）工业上用甲烷和水蒸气在高温条件

合成气（CO和H2）是重要的化工原料，在工业生产中有着广泛的应用．（1）工业上用甲烷和水蒸气在高温条件下发生反应制备合成气（CO和H2），4g甲烷完全反应吸收51.5KJ热量，写该反应的热化学方程式______．（2）工业上常用合成气来冶炼金属，其中CO还原氧化铁来冶炼生铁方程式如下：3CO（g）+Fe2O3（s）?3CO2（g）+2Fe（s）△H＜0①如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生，当反应达到平衡时，______．A．容器中Fe2O3的质量不随时间而变化 B．反应物不再转化为生成物C．n（CO）：n（CO2）=1：1 D．容器中气体的压强不随时间而变化②在一个容积为4L的密闭容器中，1000℃时加入4mol CO（g）和足量Fe2O3（s），反应2分钟后达到平衡，测得此时容器内气体的密度为40g/L，求该时间范围内反应的平均反应速率υ（CO2）=______、CO的平衡转化率=______、该反应的化学平衡常数K=______．

Answer 1

（1）4g甲烷完全反应吸收51.5KJ热量，16g甲烷和水反应吸收热量为206KJ；反应的热化学方程式为：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+206KJ/mol；
故答案为：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+206KJ/mol；
（3）3CO（g）+Fe₂O₃（s）═3CO₂（g）+2Fe（s）△H＜0
①如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生，当反应达到平衡时：
A、容器中Fe₂O₃的质量不随时间而变化，说明反应达到平衡，故A符合；
B、平衡时，正逆反应都进行只是正反应速率和逆反应速率相同，故B不符合；
C、一氧化碳和二氧化碳的物质的量之比和起始量有关，n （CO）：n （CO₂）不一定为1：1，故C不符合；
D、反应是气体体积不变的反应，平衡时容器中气体的压强不随时间而变化，故D符合；
故答案为：AD；
②在一个容积为4L的密闭容器中，1000℃时加入4mol CO（g）和足量Fe₂O₃（s），反应2分钟后达到平衡，测得此时容器内气体的密度为40g/L，设反应的一氧化碳物质的量为x：
                  3CO（g）+Fe₂O₃（s）═3CO₂（g）+2Fe（s）
起始量（mol）     4                     0
变化量（mol）     x                     x
平衡量（mol）    4-x                    x
容器内气体的密度为40g/L：

(4?x)×28g/mol+x×44g/mol

4

=40g/L计算得到x=3mol；
该时间范围内反应的平均反应速率υ（CO₂）=

3mol 4L

2min

=0.375mol/L；
CO的平衡转化率=

3mol

4mol

×100%=75%
该反应的化学平衡常数K=

c3(CO2)

c3(CO)

=

( 3 4 )3

( 1 4 )3

=27；
故答案为：0.375mol/L；75%； 27．