Question

16．在密閉容器中通入CH₄與CO₂，使其物質(zhì)的量濃度均為0.1mol•L^-1，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g），測(cè)得平衡時(shí)CH₄的轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示，下列有關(guān)說法一定正確的是（　�。�

• A． 上述反應(yīng)的△H＜0
• B． 壓強(qiáng)P₁＜P₂＜P₃＜P₄
• C． 1100℃該反應(yīng)的平衡常數(shù)為64
• D． 壓強(qiáng)為P₄時(shí)，在Y點(diǎn)：v（正）＜v（逆）

Answer 1

分析 A．由圖可知，壓強(qiáng)一定時(shí)，溫度越高甲烷的轉(zhuǎn)化率越大，升高溫度平衡向正反應(yīng)進(jìn)行，據(jù)此判斷；
B．由圖可知，溫度一定時(shí)，甲烷的轉(zhuǎn)化率α（P₁）＞α（P₂）＞α（P₃）＞α（P₄），據(jù)此結(jié)合方程式判斷壓強(qiáng)對(duì)平衡移動(dòng)的影響進(jìn)行解答；
C．由圖可知，壓強(qiáng)為P₄、1100℃的條件下，到達(dá)平衡X點(diǎn)時(shí)甲烷的轉(zhuǎn)化率為80%，據(jù)此計(jì)算甲烷的濃度變化量，利用三段式計(jì)算平衡時(shí)各組分的平衡濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算該溫度下的平衡常數(shù)；
D．由圖可知，壓強(qiáng)為P₄、1100℃的條件下，到達(dá)平衡X點(diǎn)時(shí)甲烷的轉(zhuǎn)化率為80%，Y點(diǎn)甲烷的轉(zhuǎn)化率小于80%，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，據(jù)此判斷．

解答 解：A．由圖可知，壓強(qiáng)一定時(shí)，溫度越高甲烷的轉(zhuǎn)化率越大，升高溫度平衡向正反應(yīng)進(jìn)行，故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，即△H＞0，故A錯(cuò)誤；
B．由圖可知，溫度一定時(shí)，甲烷的轉(zhuǎn)化率α（P₁）＞α（P₂）＞α（P₃）＞α（P₄），該反應(yīng)正反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，甲烷的轉(zhuǎn)化率降低，故壓強(qiáng)P₄＞P₃＞P₂＞P₁，故B正確；
C．由圖可知，壓強(qiáng)為P₄、1100℃的條件下，達(dá)到平衡X點(diǎn)時(shí)甲烷的轉(zhuǎn)化率為80%，甲烷的濃度變化量為0.1mol/L×80%=0.08mol/L，則：
               CH₄（g）+CO₂（g）=2CO（g）+2H₂（g），
開始（mol/L）：0.1       0.1      0       0
變化（mol/L）：0.08       0.08    0.16     0.16
平衡（mol/L）：0.02       0.02    0.16     0.16
故該溫度下平衡常數(shù)k=$\frac{0.16{\;}^{2}×0.16{\;}^{2}}{0.02×0.02}$=1.64，故C錯(cuò)誤；
D．由圖可知，壓強(qiáng)為P₄、1100℃的條件下，到達(dá)平衡X點(diǎn)時(shí)甲烷的轉(zhuǎn)化率為80%，Y點(diǎn)甲烷的轉(zhuǎn)化率小于80%，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，故在Y點(diǎn)：v（正）＞v（逆），故D錯(cuò)誤；
故選B．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡圖象、影響化學(xué)平衡的因素、化學(xué)平衡常數(shù)等，難度中等，注意利用“定一議二”原則分析解答．