题目
氢气和碳氧化物反应生成甲烷，有利于实现碳循环利用。涉及反应如下：反应Ⅰ：CO（g）+3H2（g）⇌CH4（g）+H2O（g） ΔH1=-206.2kJ⋅mol-1反应Ⅱ：CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g） ΔH2反应Ⅲ：CO2（g）+4H2（g）⇌CH4（g）+2H2O（g） ΔH3=-165.0kJ⋅mol-1回答下列问题：（1）ΔH2=-41.2kJ⋅mol-1。（2）已知反应Ⅱ的速率方程为v正=k正p（CO）⋅p（H2O），v逆=k逆p（CO2）⋅p（H2），其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数。如图1（lgk表示速率常数的对数：(1)/(T)表示温度的倒数）所示a、b、c、d四条斜线中，能表示lgk逆随(1)/(T)变化关系的是斜线 d（填标号）。↑gg-|||-a-|||-b-|||-c-|||-d-|||-1/V1 1/T (K^(-1))-|||-图1-|||-100 1.0-|||-C(1,87.5)-|||-90 a 0.9-|||-Y X b-|||-70 0.7-|||-B(1,m) c-|||-50 Z W 0.5-|||-30 A(1,0.25)-|||-0.3-|||-d-|||-10 0.1-|||-n(H2)-|||-2-|||-n( 0)-|||-图2（3）温度T2时，在固定容积的容器中充入一定量的H2和1molCO，平衡时H2和CO的转化率（α）及CH4和CO2的物质的量（n）随(n（(H)_(2)）)/(n（CO）)变化的情况如图2所示。①图中表示α（CO）、n（CH4）变化的曲线分别是 a、c（填标号）；m=62.5；CH4的选择性[(n（C(H)_(4)）)/(n（C(O)_{2)）+n（C(H)_(4)）}×100%]=60%。②已知起始充入1mol的CO和0.5mol的H2进行上述反应时，起始压强为1.5p0。反应Ⅰ的Kp=(64)/((p)_{0)^2}（用p0表示）；温度T1，(n（(H)_(2)）)/(n（CO）)=1时，α（CO）可能对应图中X、Y、Z、W四点中的 X（填标号）。
氢气和碳氧化物反应生成甲烷，有利于实现碳循环利用。涉及反应如下：
反应Ⅰ：CO（g）+3H2（g）⇌CH4（g）+H2O（g） ΔH1=-206.2kJ⋅mol-1
反应Ⅱ：CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g） ΔH2
反应Ⅲ：CO2（g）+4H2（g）⇌CH4（g）+2H2O（g） ΔH3=-165.0kJ⋅mol-1
回答下列问题：
（1）ΔH2=
（2）已知反应Ⅱ的速率方程为v正=k正p（CO）⋅p（H2O），v逆=k逆p（CO2）⋅p（H2），其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数。如图1（lgk表示速率常数的对数：$\frac{1}{T}$表示温度的倒数）所示a、b、c、d四条斜线中，能表示lgk逆随$\frac{1}{T}$变化关系的是斜线
（3）温度T2时，在固定容积的容器中充入一定量的H2和1molCO，平衡时H2和CO的转化率（α）及CH4和CO2的物质的量（n）随$\frac{n（{H}_{2}）}{n（CO）}$变化的情况如图2所示。
①图中表示α（CO）、n（CH4）变化的曲线分别是
②已知起始充入1mol的CO和0.5mol的H2进行上述反应时，起始压强为1.5p0。反应Ⅰ的Kp=
反应Ⅰ：CO（g）+3H2（g）⇌CH4（g）+H2O（g） ΔH1=-206.2kJ⋅mol-1
反应Ⅱ：CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g） ΔH2
反应Ⅲ：CO2（g）+4H2（g）⇌CH4（g）+2H2O（g） ΔH3=-165.0kJ⋅mol-1
回答下列问题：
（1）ΔH2=
-41.2
kJ⋅mol-1。（2）已知反应Ⅱ的速率方程为v正=k正p（CO）⋅p（H2O），v逆=k逆p（CO2）⋅p（H2），其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数。如图1（lgk表示速率常数的对数：$\frac{1}{T}$表示温度的倒数）所示a、b、c、d四条斜线中，能表示lgk逆随$\frac{1}{T}$变化关系的是斜线
d
（填标号）。（3）温度T2时，在固定容积的容器中充入一定量的H2和1molCO，平衡时H2和CO的转化率（α）及CH4和CO2的物质的量（n）随$\frac{n（{H}_{2}）}{n（CO）}$变化的情况如图2所示。
①图中表示α（CO）、n（CH4）变化的曲线分别是
a
、c
（填标号）；m=62.5
；CH4的选择性$[\frac{n（C{H}_{4}）}{n（C{O}_{2}）+n（C{H}_{4}）}×100%]$=60%
。②已知起始充入1mol的CO和0.5mol的H2进行上述反应时，起始压强为1.5p0。反应Ⅰ的Kp=
$\frac{64}{{p}_{0}^{2}}$
（用p0表示）；温度T1，$\frac{n（{H}_{2}）}{n（CO）}$=1时，α（CO）可能对应图中X、Y、Z、W四点中的 X
（填标号）。题目解答
答案
解：（1）根据盖斯定律，反应Ⅱ=反应Ⅰ-反应Ⅲ，则ΔH2=ΔH1-ΔH3=（-206.2kJ/mol）-（-165.0kJ/mol）=-41.2kJ/mol，
故答案为：-41.2；
（2）反应Ⅱ为放热反应，随温度的升高正、逆反应速率都增大，k正、k逆都增大，但k逆增大的倍数大于k正增大的倍数，故能表示lgk逆随$\frac{1}{T}$变化关系的是斜线d，
故答案为：d；
（3）①随$\frac{n（{H}_{2}）}{n（CO）}$的增大，CO的平衡转化率增大、H2的平衡转化率减小，则平衡时CH4物质的量一定大于CO2物质的量，平衡时CH4与CO2物质的量之和等于转化的CO物质的量，故a表示CO的平衡转化率，b表示H2的平衡转化率，c表示CH4平衡物质的量，d表示CO2平衡物质的量；由图可知$\frac{n（{H}_{2}）}{n（CO）}$=1时，CO和H2起始物质的量都为1mol，H2的平衡转化率为87.5%，转化H2物质的量为0.875mol，则CO的平衡转化率为m%，转化CO物质的量为m%mol，平衡时CO2为0.25mol，平衡时CH4物质的量为（m%-0.25）mol，根据H守恒，平衡时H2O的物质的量为0.875mol-2×（m%-0.25）mol=（1.375-2m%）mol，根据O守恒，m%mol=（1.375-2m%）mol+0.25mol×2，解得m=62.5，即平衡时CO的平衡转化率为62.5%；平衡时CH4物质的量为（0.625-0.25）mol=0.375mol，CH4的选择性为$\frac{0.375mol}{0.375mol+0.25mol}×100%$=60%，
故答案为：a；c；62.5；60%；
②由于Kp只与温度有关，温度T2时，起始压强为1.5p0，充入1mol的CO和0.5mol的H2进行上述反应时，则CO的分压为p0、H2的分压为0.5p0；若起始充入1mol的CO和1mol的H2，则平衡时CO、H2、CH4、H2O（g）、CO2物质的量依次为0.375mol、0.125mol、0.375mol、0.125mol、0.25mol，则平衡时CO、H2、CH4、H2O（g）、CO2的分压依次为0.375p0、0.125 p0、0.375 p0、0.125 p0、0.25 p0，反应Ⅰ的Kp=$\frac{0.375{p}_{0}×0.125{p}_{0}}{0.375{p}_{0}×（0.125{p}_{0}）^{3}}$=$\frac{64}{{p}_{0}^{2}}$；反应Ⅱ的Kp=$\frac{0.25{p}_{0}×0.125{p}_{0}}{0.375{p}_{0}×0.125{p}_{0}}$=$\frac{2}{3}$；温度T1时，反应Ⅱ的k正=k逆，T1时反应Ⅱ的Kp=$\frac{{k}_{正}}{{k}_{逆}}$=1＞$\frac{2}{3}$，由于反应Ⅱ为放热反应，升高温度，反应Ⅱ的Kp减小，故T1＜T2；降低温度，反应Ⅰ、Ⅱ都正向移动，CO的平衡转化率增大，故温度T1、$\frac{n（{H}_{2}）}{n（CO）}$=1时α（CO）可能对应图中X点，
故答案为：$\frac{64}{{p}_{0}^{2}}$；X。
故答案为：-41.2；
（2）反应Ⅱ为放热反应，随温度的升高正、逆反应速率都增大，k正、k逆都增大，但k逆增大的倍数大于k正增大的倍数，故能表示lgk逆随$\frac{1}{T}$变化关系的是斜线d，
故答案为：d；
（3）①随$\frac{n（{H}_{2}）}{n（CO）}$的增大，CO的平衡转化率增大、H2的平衡转化率减小，则平衡时CH4物质的量一定大于CO2物质的量，平衡时CH4与CO2物质的量之和等于转化的CO物质的量，故a表示CO的平衡转化率，b表示H2的平衡转化率，c表示CH4平衡物质的量，d表示CO2平衡物质的量；由图可知$\frac{n（{H}_{2}）}{n（CO）}$=1时，CO和H2起始物质的量都为1mol，H2的平衡转化率为87.5%，转化H2物质的量为0.875mol，则CO的平衡转化率为m%，转化CO物质的量为m%mol，平衡时CO2为0.25mol，平衡时CH4物质的量为（m%-0.25）mol，根据H守恒，平衡时H2O的物质的量为0.875mol-2×（m%-0.25）mol=（1.375-2m%）mol，根据O守恒，m%mol=（1.375-2m%）mol+0.25mol×2，解得m=62.5，即平衡时CO的平衡转化率为62.5%；平衡时CH4物质的量为（0.625-0.25）mol=0.375mol，CH4的选择性为$\frac{0.375mol}{0.375mol+0.25mol}×100%$=60%，
故答案为：a；c；62.5；60%；
②由于Kp只与温度有关，温度T2时，起始压强为1.5p0，充入1mol的CO和0.5mol的H2进行上述反应时，则CO的分压为p0、H2的分压为0.5p0；若起始充入1mol的CO和1mol的H2，则平衡时CO、H2、CH4、H2O（g）、CO2物质的量依次为0.375mol、0.125mol、0.375mol、0.125mol、0.25mol，则平衡时CO、H2、CH4、H2O（g）、CO2的分压依次为0.375p0、0.125 p0、0.375 p0、0.125 p0、0.25 p0，反应Ⅰ的Kp=$\frac{0.375{p}_{0}×0.125{p}_{0}}{0.375{p}_{0}×（0.125{p}_{0}）^{3}}$=$\frac{64}{{p}_{0}^{2}}$；反应Ⅱ的Kp=$\frac{0.25{p}_{0}×0.125{p}_{0}}{0.375{p}_{0}×0.125{p}_{0}}$=$\frac{2}{3}$；温度T1时，反应Ⅱ的k正=k逆，T1时反应Ⅱ的Kp=$\frac{{k}_{正}}{{k}_{逆}}$=1＞$\frac{2}{3}$，由于反应Ⅱ为放热反应，升高温度，反应Ⅱ的Kp减小，故T1＜T2；降低温度，反应Ⅰ、Ⅱ都正向移动，CO的平衡转化率增大，故温度T1、$\frac{n（{H}_{2}）}{n（CO）}$=1时α（CO）可能对应图中X点，
故答案为：$\frac{64}{{p}_{0}^{2}}$；X。