(11分)(1)氢气是一种清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
已知: CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H=+206.2kJ·mol-1
CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H=+247.4 kJ·mol-1
(1)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为______________________________;
(2)在体积不变的密闭容器中进行(1)反应,达到平衡后(填“正向移动”、“逆向移动”、“增大”、“减小”或“不变”):
①扩大容器体积,平衡___________,c(H2)____________(与原平衡相比);
②升高温度,正反应速率________ ,逆反应速率___________;
体系的压强__________,平衡___________,平衡常数_____________;
③加入催化剂,H2的物质的量___________________。
(11分)(1)CH4(g) + 2H2O (g) = CO2(g) + 4H2(g) ΔH=+165.0kJ·mol-1
(2)正向移动;减小②增大,增大;增大,正向移动,增大 ③不变。
(1)考查盖斯定律的应用。根据已知反应可知①×2-②即得到CH4(g) + 2H2O (g) = CO2(g) + 4H2(g) ,所以反应热是+206.2kJ·mol-1×2-247.4 kJ·mol-1=+165.0kJ·mol-1。
(2)反应是体积增大的、吸热的可逆反应,所以增大容积,压强降低,平衡正向移动,但氢气的浓度仍然是减小的;升高温度,反应速率都是增大的,平衡正向移动,所以平衡常数增大。温度升高,压强增大;催化剂只能改变反应速率,但不能影响平衡状态,所以氢气的物质的量不变。