對**和CO2的高效利用不僅能緩解大氣變暖，而且對日益枯竭的石油資源也有一定的補充作用，**臨氧耦合CO2重整...

問題詳情：

對**和 CO2 的高效利用不僅能緩解大氣變暖，而且對日益枯竭的石油資源也有一定的補充作用，**臨氧耦合 CO2 重整反應有：

反應(i)：2CH4(g)＋O2(g)⇌2CO(g)＋4H2(g)    △ H=－71.4kJ•mol-1

反應(ii)：CH4(g)＋CO2(g)⇌2CO(g)＋2H2(g)    △ H=+247.0 kJ•mol-1

(1)寫出表示 CO 燃燒熱的熱化學方程式：_____。

(2)在兩個體積均為 2L 的恆容密閉容器中，起始時按表中相應的量加入物質，在相同温度下進行反應(ii)：CH4(g)＋CO2(g)⇌2CO(g)＋2H2(g)  (不發生其它反應)，CO2的平衡轉化率如表所示：

①下列條件能説明反應達到平衡狀態的是_____。

A.v正(CH4) =2v逆(CO)

B.容器內各物質的濃度滿足c(CH4)·c(CO2)=c2(CO)·c2(H2)

C.容器內混合氣體的總壓強不再變化

D.容器內混合氣體密度保持不變

②達到平衡時，容器Ⅰ、Ⅱ內 CO 的物質的量的關係滿足：2n(CO)Ⅰ_____n(CO)Ⅱ(填“＞”、“＝”或“＜”)

(3)將一定量的**和氧氣混合完成反應(i)，其他條件相同，在*、乙兩種不同催化劑作用下， 相同時間內測得 CH4 轉化率與温度變化關係如圖所示。c 點_____(填“可能”、“一定”或“一定未”)達到平衡狀態，理由是_____。

(4)CO2 也可通過催化加*合成乙醇，其反應原理為：2CO2(g)+6H2(g)⇌C2H5OH(g)+3H2O(g)    ∆H<0。設 m 為起始時的投料比，即 m= n(H2)/ n(CO2)。通過實驗得到下列圖象：

圖1    圖2    圖3

①圖 1 中投料比相同，温度從高到低的順序為_________。

②圖 2 中 m1、m2、m3 從大到小的順序為_________。

③圖 3 表示在總壓為 5 MPa 的恆壓條件下，且 m=3 時，平衡狀態時各物質的物質的量分數與温度的關係。T4 温度時，該反應壓強平衡常數KP的計算式為_________(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數，代入數據，不用計算)。

【回答】

    (1). CO(g)+O2(g)=CO2(g)   △ H=－282.7kJ•mol-1    (2). C    (3). ＞    (4). 一定未    (5). 催化劑不會影響平衡轉化率，在相同條件下，乙催化劑對應的 c 點的轉化率沒有*催化劑對應的 b 點的轉化率高，所以 c 點一定未平衡    (6). T3＞T2＞T1    (7). m1＞m2＞m3    (8).

【解析】(1)書寫燃燒熱的熱化學方程式，一定要保*：可燃物的化學計量係數為1；可燃物發生完全燃燒；生成產物是在常温常壓下穩定存在的物質，根據蓋斯定律可得：   ；

(2) ①A．2v正(CH4) =v逆(CO)時，反應才達到平衡狀態，A項錯誤；

B．由於平衡常數未知，所以濃度滿足上式不一定處於平衡狀態，B項錯誤；

C．由於該反應是在恆温恆容條件下進行的，且屬於非等體積反應，根據公式可知，當壓強不變，該反應一定達到平衡，C項正確；

D．由於該反應是在恆温恆容條件下進行的，且全為氣體參與，根據公式可知，密度恆定與平衡狀態無關，D項錯誤；

*選C。

②構造容器Ⅲ：除起始物質只加入0.2molCH4和0.2molCO2外，其他條件與Ⅰ、Ⅱ相同；通過分析可知容器Ⅱ、Ⅲ中的平衡等效。容器Ⅲ相比於容器Ⅰ，進料增加了一倍，考慮到反應方程式，所以Ⅲ相比於Ⅰ，平衡逆移，CO的含量下降，所以2n(CO)Ⅰ＞n(CO)Ⅱ；

(3)催化劑對於平衡無影響，相同條件下，加入*催化劑達到的轉化率b高於加入乙催化劑的轉化率c，所以c點對應的一定不是平衡狀態；

(4) ①由於該反應放熱，所以温度越高反應物轉化率越低，所以T3＞T2＞T1；

②對於兩種反應物的反應，增加其中一種物質的投料，會使另一種物質的轉化率提高，所以m1＞m2＞m3；

③由於投料按照化學計量係數比進行，所以反應任意時刻，n(H2):n(CO2)=3:1，且n(乙醇)：n(水)=1:3；所以圖中c線為H2，d線為CO2，a線為水，b線為乙醇；結合數據可知，T4時，平衡狀態時，H2含量為0.375，CO2為0.125，水為0.375，乙醇為0.125。所以壓強平衡常數的表達式為：。

知識點：化學反應速率 化學平衡

題型：綜合題