Question

將CH₄與H₂O（g）通入聚焦太陽(yáng)能反應(yīng)器，發(fā)生反應(yīng)：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）
（1）某溫度下將等物質(zhì)的量的CH₄和H₂O（g）充入密閉容器中，使容器體積為2L，控制容器體積不變，3min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，平衡常數(shù)K=27，此時(shí)測(cè)得CO的物質(zhì)的量為0.20mol，求①3min內(nèi)H₂的生成速率②CH₄的平衡轉(zhuǎn)化率（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．（需有計(jì)算過程）
（2）若和（1）相同的初始條件，但在恒壓條件下進(jìn)行該反應(yīng)，則達(dá)平衡時(shí)，CH₄的轉(zhuǎn)化率與（1）的比較，是

 

A．增大          B．減小          C．相等          D．無(wú)法確定．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：化學(xué)平衡專題

分析：依據(jù)化學(xué)平衡的三段式計(jì)算列式計(jì)算，根據(jù)轉(zhuǎn)化率和平衡常數(shù)的概念計(jì)算應(yīng)用；
（1）依據(jù)化學(xué)平衡的三段式列式計(jì)算，設(shè)CH₄與H₂O（g）物質(zhì)的量為a，
                CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）
起始量（mol）    a      a         0      0
變化量（mol）   0.20   0.20      0.20    0.60
平衡量（mol）   a-0.20  a-0.20   0.20     0.60
K=

c(CO)c3(H2)

c(CH4)c(H2O)

計(jì)算得到；
（2）反應(yīng)前后氣體體積增大，恒壓容器中 隨反應(yīng)進(jìn)行，體積增大，壓強(qiáng)減小，相當(dāng)于恒溫恒容平衡狀態(tài)正向進(jìn)行；

解答： 解：（1）依據(jù)化學(xué)平衡的三段式列式計(jì)算，設(shè)CH₄與H₂O（g）物質(zhì)的量為a，
                CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）
起始量（mol）    a      a         0      0
變化量（mol）   0.20   0.20      0.20    0.60
平衡量（mol）   a-0.20  a-0.20   0.20     0.60
K=

c(CO)c3(H2)

c(CH4)c(H2O)

=

0.2 2 ×( 0.6 2 )3

( a-0.2 2 )2

=27
計(jì)算得到
a=0.22mol；
①3min內(nèi)H₂的生成速率=

0.6mol 2L

3min

=0.1mol/L?min；
答：3min內(nèi)H₂的生成速率為0.1mol/L?min
②CH₄的平衡轉(zhuǎn)化率=

0.20mol

0.22mol

×100%=91.0%
答：CH₄的平衡轉(zhuǎn)化率91.0%；
（2）反應(yīng)前后氣體體積增大，恒壓容器中 隨反應(yīng)進(jìn)行，體積增大，壓強(qiáng)減小，相當(dāng)于恒溫恒容平衡狀態(tài)正向進(jìn)行，則達(dá)平衡時(shí)，CH₄的轉(zhuǎn)化率與（1）的比較增大；
故答案為：A．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡，平衡常數(shù)，轉(zhuǎn)化率的計(jì)算應(yīng)用，主要是計(jì)算方法和平衡移動(dòng)原理的分析判斷，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．