选修4第二章复习(教案)(10)

1.(2012

(4)增大 不

21．(10分)(2011·广东高考，有改动)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图所示。

(1)在0～30 小时内，CH4的平均生成速率 vⅠ、vⅡ和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 恒容密闭反应器中，某温度下反应达到平衡，平衡常数 K ＝ 27，此时测得 CO 的物质的量为 0.10 mol，求CH4的平衡转化率(计算结果保留两位有效数字)。

解析：本题考查化学反应速率和化学平衡，意在考查考生的识图能力、三段式解决化学平衡问题能力和盖斯定律的使用。

CH4产量(1)0～30小时内，CH4的平均速率＝，由图可知，30小时内CH4的产量Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ，即CH4的平

30 h均生成速率的关系为vⅢ>vⅡ>vⅠ；前12小时内在第Ⅱ种催化剂作用下，收集的CH4最多。

(2)①该反应中，CH4的用量越多，吸收的热量越多，二者成正比例关系。 ②假设CH4和H2O的起始量均为x mol，结合平衡时n(CO)＝0.10 mol，有：

CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)

起始浓度

(mol·L) x x 0 0 变化量

(mol·L) 0.10 0.10 0.10 平衡浓度 (mol·L)

－1－1－1

0.30

x－0.10 x－0.10 0.10 0.30

3

cCO×c3H20.10×0.30

结合K＝2＝27，

cCH4×cH2Ox－0.10解得x＝0.11 mol·L， 0.10

CH4的转化率＝91%。

0.11答案：(1)vⅢ>vⅡ>vⅠ Ⅱ (2)①如图

②91%[来源:Z§xx§]

－1