化学：焓变、反应热经典例题

（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                     。
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）
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<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	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=        。
答案 :
（1）CH₄(g)＋H₂O(g) =" CO" (g)＋3H₂ (g)　△H=+206kJ•mol^-1(2分)
（2）①A D(2分，少选、错选均为0分)
② 0.375 mol/(L•min)(2分)75% (1分) 27(2分)