氢气是一种清洁、高效的新型能源。
I.用甲烷制取氢气的反应分为两步，其能量变化如下图所示：
（1）甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是 。
II.在容积为1L的密闭容器内，加入0.1molCO和0.1molH2O，在催化剂存在的条件下高温加热使其反应。测得CO2的浓度随时间变化的图像如图：
（2）在该温度下，从反应开始至达到平衡时，CO的平均反应速率为 ；
（3）该温度下，此反应的化学平衡常数为（可以用分数表示） ；
（4）下列改变中，能使平衡向正反应方向移动的是 。
A．升高温度
B．增大压强
C．增大H2O（g）的浓度
D．减少CO2（g）的浓度（5）保持温度不变，若起始时c(CO)=1mol·L-1 , c(H2O)="2" mol·L-1，反应进行一段时间后，测得H2的浓度为0.4 mol·L-1。通过计算，判断此时该反应进行的方向并说明理由 。
（每空2分，共10分）
（1）CH4(g) + 2H2O(g) ＝ 4H2(g) + CO2(g) ΔH＝—136.5 kJ/mol
（2）0.003 mol·L-1·min-1 （3）
（4）CD
（5）正方向，Q=
,所以该反应向正反应方向进行
题目分析：（1）根据图像可知，甲烷和水蒸气的总能量高于氢气和CO2的总能量，所以根据盖斯定律可知，该反应的反应热是ΔH＝-103.3 kJ/mol－33.2 kJ/mol＝—136.5 kJ/mol，则甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是CH4(g) + 2H2O(g) ＝ 4H2(g) + CO2(g) ΔH＝—136.5 kJ/mol。
（2）根据图像可知，反应进行到10min时得到平衡状态，平衡时生成CO2的浓度是0.03mol/L，则消耗CO的浓度是0.03mol/L，所以CO的反应速率是0.03mol/L÷10s＝0.003 mol·L-1·min-1。
（3）平衡时CO和水蒸气的浓度均是0.1mol/L－0.03mol/L＝0.07mol/L。而生成物CO2和氢气的浓度均是0.03mol/L，所以该温度下反应的平衡常数K＝
＝。
（4）A、正方应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，A不正确；B、反应前后体积不变，增大氧气平衡不移动，B不正确；C、增大水蒸气的浓度，平衡向正反应方向移动，C正确；D、减小CO2的浓度，平衡向正反应方向移动，D正确；答案选CD。
（5）若起始时c(CO)＝1mol·L-1 , c(H2O)＝2 mol·L-1，反应进行一段时间后，测得H2的浓度为0.4 mol·L-1，这说明消耗CO和水蒸气的浓度均是0.4mol/L，所以平衡时CO和H 水蒸气的浓度分别是0.6mol/L和1.6mol/L，则Q＝
，所以该反应向正反应方向进行。