题目

利用光能和光催化剂，可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。紫外光照射时，在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下，CH4产量随光照时间的变化如下图所示。 (1)在0～30小时内，CH4的平均生成速率vⅠ、vⅡ、vⅢ从大到小的顺序为________________；反应开始后的12小时内，在第______种催化剂作用下，收集的CH4最多。 (2)将所得CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器，发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。该反应ΔH＝206 kJ·mol－1。 ①在下列坐标图中，画出反应过程中体系能量变化图(进行必要标注)。 ②将等物质的量的CH4和H2O(g)充入1 L恒容密闭反应器，某温度下反应达平衡，平衡常数K＝27，此时测得CO的物质的量为0.10 mol，则CH4的平衡转化率为________(计算结果保留两位有效数字)。 (3)已知：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　 ΔH＝－802 kJ·mol－1 写出由CO2生成CO的热化学方程式：______________________________________。 答案：答案　(1)vⅢ>vⅡ>vⅠ　Ⅱ (2)①　②91%(或0.91) (3)CO2(g)＋3H2O(g)CO(g)＋2O2(g)＋3H2(g)　ΔH＝1 008 kJ·mol－1 解析　(1)由图知在30小时内CH4的产量Ⅲ最多、Ⅰ最少，故平均生成速率vⅢ>vⅡ>vⅠ，反应开始后的12小时内在第Ⅱ种催化剂作用下收集的CH4最多。 (2)②设CH4、H2O的物质的量浓度均为a，转化率为x。 　　　CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) 初始浓度  a  a  0  0 转化浓度  ax  ax  ax  3ax 平衡浓度  a－ax  a－ax  ax  3ax 则K＝＝27　又有ax＝0.1 mol·L－1 得a＝0.11 mol·L－1，x≈91%(或0.91)。 (3)由盖斯定律得 CO2(g)＋3H2O(g)CO(g)＋2O2(g)＋3H2(g) ΔH＝1 008 kJ·mol－1。

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