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题目
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(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)
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)
解析

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
核心考点
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)写出CO2与H2反应生成CH4和H2O的热化学方程式                   】;主要考察你对焓变、反应热等知识点的理解。[详细]
举一反三
短周期元素甲、乙、丙、丁在元素周期表的相对位置如下表所示,其中甲的气态氢化物的水溶液呈碱性,则下列判断正确的是


 
 


 
A.甲位于元素周期表中第2周期、第ⅤA族
B.原子半径:甲>乙
C.单质的氧化性:丙>乙
D.气态氢化物稳定性:丁>丙>乙
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已知短周期元素的离子aA2bBcC3dD都具有相同的电子层结构,则下列叙述正确的是
A.原子半径:A>B>D>CB.单质的还原性:A>B>D>C
C.原子序数:d>c>b>aD.离子半径:C>D>B>A

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下表是部分短周期元素的原子半径及主要化合价,根据表中的信息,判断下面叙述正确的是
元素代号
L
M
Q
R
T
原子半径(nm)
0.160
0.143
0.089
0.102
0.074
主要化合价
+2
+3
+2
+6、-2
-2
A.L2+与R2-的核外电子数相等              
B.M与T形成的化合物具有两性
C.单质与同浓度的稀盐酸反应的速率为Q>L 
D.R与T的氢化物熔沸点高低为H2R>H2T
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下列说法正确的是    
A.Li是最活泼金属,F是最活泼非金属
B.元素周期表有7个主族,7个副族,1个0族,1个Ⅷ族,共16纵行
C.X2+的核外电子数目为18,则X在第四周期第ⅡA族
D.Mg(OH)2碱性比Ca(OH)2

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有关叙述:能说明M比N的非金属性强的叙述是                            
①非金属单质M能从N的化合物中置换出非金属单质N。 
②M原子比N原子容易得到电子。
③单质M跟H2反应比N跟H2反应容易得多。  
④气态氢化物水溶液的酸性HmM>HnN。
⑤最高价氧化物对应水化物的酸性HmMOx>HnNOy。
⑥熔点M>N。
A.①②③⑤B.②⑤
C.①②③④⑤D.全部

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