题目
(1)氢气可由天然气和水反应制备,其主要反应为CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g),反应过程中能量变化如图所示: 则该反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。若已知某些化学键的键能用字母表示如下表: 化学键 C—H O—H C===O H—H 键能(kJ·mol-1) a b c d 则根据该反应制取1 mol H2要吸收或放出热量为__________kJ(用含a、b、c、d字母表示)。 (2)某温度下,10 L密闭容器中充入1.8 mol CH4和3 mol H2O(g),发生CH4+2H2O(g)CO2+4H2反应,反应进行到8 s时CO2的浓度为0.08 mol·L-1,则: ①前8 s以H2O(g)表示的平均反应速率为_____________________________________; ②8 s时,混合气体中H2的体积分数为____________________________________。
答案:解析:(1)由能量变化图可知反应物能量低于生成物能量,该反应为吸热反应;对于反应CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g),破坏反应物中化学键需吸收能量为(4a+4b)kJ,形成生成物中化学键可释放能量为(2c+4d)kJ,则该反应吸收的热量为(4a+4b-2c-4d)kJ,因此制取1 mol H2要吸收的热量为(a+b-0.5c-d)kJ。 (2)利用三段式进行计算。 CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) 起始(mol) 1.8 3 0 0 反应(mol) 0.8 1.6 0.8 3.2 平衡(mol) 1 1.4 0.8 3.2 ①v(H2O)=÷8 s=0.02 mol·L-1·s-1 ②H2的体积分数=×100%=50%。 答案:(1)吸热 a+b-0.5c-d (2)①0.02 mol·L-1·s-1 ②50%