Question

天然氣的主要成分是甲烷．在某平衡體系中存在CH₄、H₂O、CO、H₂四種氣體，其平衡常數(shù)表達(dá)式為k=

c(CO)?c3(H2)

c(CH4)?c(H2O)

．已知溫度、壓強(qiáng)和水碳比[

n(H2O)

n(CH4)

]對甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)的影響如圖：

請回答下列問題：
（1）寫出該可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式：

CH₄（g）+H₂O（g）CO（g）+3H₂（g）

（2）根據(jù)圖判斷△H

＞

0，△S

＞

0（選填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）假設(shè)上述反應(yīng)在恒容、恒溫下進(jìn)行，判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時的標(biāo)志是

AC

A．CO減少的化學(xué)反應(yīng)速率和H₂O減少的化學(xué)反應(yīng)速率相等
B．CO、H₂O（g）、CH₄、H₂的濃度都相等
C．CO、H20（g）、CH₄、H₂的濃度都不再發(fā)生變化
D．正、逆反應(yīng)速率都為零
（4）在圖畫出壓強(qiáng)為2MPa時，CH₄平衡含量與水碳比之間關(guān)系曲線

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)平衡常數(shù)可知，反應(yīng)中CO和H為生成物，CH₄和H₂O為反應(yīng)，以此書寫反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)平衡移動曲線的變化特點(diǎn)判斷反應(yīng)熱，根據(jù)混亂度的變化來判斷熵變；
（3）根據(jù)化學(xué)平衡為動態(tài)平衡，達(dá)到平衡時正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生改變來判斷平衡狀態(tài)；
（4）根據(jù)壓強(qiáng)增大平衡向逆反應(yīng)方向移動來畫出曲線．

解答：解：（1）根據(jù)平衡常數(shù)可知，反應(yīng)中CO和H為生成物，CH₄和H₂O為反應(yīng)，
反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH₄（g）+H₂O（g）CO（g）+3H₂（g），
故答案為：CH₄（g）+H₂O（g）CO（g）+3H₂（g）；
（2）根據(jù)圖象中曲線的變化趨勢可知，當(dāng)溫度升高時，甲烷的百分含量減小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，則正反應(yīng)吸熱，△H＞0，生成物氣體的物質(zhì)的量大于反應(yīng)物氣體的物質(zhì)的量，混亂度增大，則△S＞0，
故答案為：＞；＞；
（3）A．CO減少的化學(xué)反應(yīng)速率和H₂O減少的化學(xué)反應(yīng)速率相等，說明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．CO、H₂O（g）、CH₄、H₂的濃度都相等，不能說明達(dá)到平衡狀態(tài)，平衡時各物質(zhì)的濃度取決于反應(yīng)時各種物質(zhì)的配比數(shù)和反應(yīng)的程度，故B錯誤；
C．CO、H20（g）、CH₄、H₂的濃度都不再發(fā)生變化，說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；
D．正、逆反應(yīng)速率都為零，不正確，化學(xué)平衡為動態(tài)平衡，平衡時正逆反應(yīng)速率相等，不為0，故D錯誤．
故答案為：AC；
（4）壓強(qiáng)增大，平衡向逆反應(yīng)方向移動，甲烷的平衡含量減小，故答案為：

點(diǎn)評：本題考查化學(xué)平衡移動以及平衡移動圖象問題，題目難度不大，本題注意把握如何判斷平衡狀態(tài)的標(biāo)志問題．