松口中学2015届高三化学 三轮复习专题10 反应原理
1.(2015广州调研)甲烷水蒸气重整制合成气是利用甲烷资源的途径之一,该过程的主要反应是反应①: CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) ΔH > 0
(1)已知:
CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(g) ΔH1 = -802 kJ•mol-1
CO(g) + O2(g) = CO2(g) ΔH2 = -283 kJ•mol-1
H2(g) + O2(g) = H2O(g) ΔH3 = -242 kJ•mol-1
则反应①的ΔH =_______________(用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示)。
(2)其他条件相同,反应①在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下反应相同时间后,CH4的转化率随反应温度的变化如图所示。
① 在相同条件下,三种催化剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的催化效率由高到低的顺序是________。
② a点所代表的状态____________(填“是”或“不是”)平衡状态。
③ c点CH4的转化率高于b点,原因是______________________________________。
(3)反应①在恒容密闭反应器中进行,CH4和H2O的起始物质的量之比为1︰2,10 h后CH4的转化率为80%,并测得c(H2O) = 0.132 mol•L-1,计算0 ~ 10 h内消耗CH4的平均反应速率(写出计算过程,结果保留2位有效数字)。
(4)在答题卡的坐标图中,画出反应①分别在700℃和850℃下进行时,CH4的转化率随时间t变化的示意图(进行必要标注)。
参考答案:
(1)ΔH1-ΔH2-3ΔH3 (3分)
(2)①Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ(或Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ) (2分) ② 不是 (2分) ③ b、c点表示的状态均未达到平衡,c点温度较高,反应速率较快,故CH4的转化率较大。 (2分)
(3)设CH4和H2O的起始物质的量分别为x和2x,容器体积为V
CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g)
n始(mol) x 2x 0 0
n变(mol) 0.8x 0.8x 0.8x 0.8x
n末(mol) 0.2x 1.2x 0.8x 0.8x (2分)
1.2x = 0.132V
x =0.11V (mol) (1分)
v(CH4) = 0.8×0.11V /(V×10)= 8.8×10-3 (mol•L-1•h-1) (1分)
(4)
(3分)
2.(2015广州一模)“硫碘循环”法是分解水制氢气的研究热点,涉及下列三个反应:
反应Ⅰ:SO2(g) + I2(aq) + 2H2O(l) = 2HI(aq) + H2SO4(aq)
反应Ⅱ:2HI(g) H2(g) + I2(g)
反应Ⅲ:2H2SO4(g) 2H2O(g) + 2SO2(g) + O2(g)
(1)反应Ⅲ实际上分两步进行:
H2SO4(g)=SO3(g) + H2O(g) ∆H1
2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g) ∆H2
则反应Ⅲ的反应热∆H=________(用∆H1、∆H2表示)。
(2)某温度下将1mol HI充入密闭容器中发生反应Ⅱ,达到第1次平衡后,用选择性膜完全分离出H2,达到第2次平衡后再次分离H2,重复多次,平衡时n(HI)如下表:
达到平衡的次数 第1次 第2次 第3次 第4次 第5次 ……