Question

使用石油熱裂解的副產(chǎn)物CH₄來(lái)制取CO和H₂，其生產(chǎn)流程如下：
（1）此流程的第I步反應(yīng)為：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g），一定條件下CH₄的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖1．則p1

p₂．（填“＜”、“＞”或“=”）    
100℃時(shí)，將1mol CH₄和2mol H₂O通入容積為100L的恒容密閉容器中，達(dá)到平衡時(shí)CH₄的轉(zhuǎn)化率為0.5．此時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

．增大壓強(qiáng)K值將

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（2）此流程的第II步反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）的平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表：

溫度/℃	400	500	830
平衡常數(shù)K	10	9	1

從上表可以推斷：該反應(yīng)是

 

反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”），該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H

 

0（填“＜”、“=”“＞”）．
圖2表示第II步反應(yīng)在t₁時(shí)刻達(dá)到平衡、在t₂時(shí)刻因改變某個(gè)條件引起濃度變化的情況：圖2中t₂時(shí)刻發(fā)生改變的條件是

 

（寫(xiě)出一種）．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線(xiàn),轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化曲線(xiàn)

專(zhuān)題：化學(xué)平衡專(zhuān)題

分析：（1）采取控制變量法分析，由圖可知溫度相同時(shí)，到達(dá)平衡時(shí)，壓強(qiáng)為P₁的CH₄轉(zhuǎn)化率高，反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡向體積減小的方向移動(dòng)；依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算平衡濃度結(jié)合平衡常數(shù)概念計(jì)算得到，平衡常數(shù)隨溫度變化；
（2）分析圖表數(shù)據(jù)可知平衡常數(shù)隨溫度升高減小，說(shuō)明平衡逆向進(jìn)行，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；在t₂時(shí)刻因改變某個(gè)條件濃度發(fā)生變化的情況是二氧化碳濃度增大，一氧化碳濃度減小，結(jié)合平衡移動(dòng)原理分析．

解答： 解：（1）由圖可知溫度相同時(shí)，到達(dá)平衡時(shí)，壓強(qiáng)為P₁的CH₄轉(zhuǎn)化率高，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡向體積減小的方向移動(dòng)，即P₁＜P₂；100℃時(shí)，將1mol CH₄和2mol H₂O通入容積為100L的恒容密閉容器中，達(dá)到平衡時(shí)CH₄的轉(zhuǎn)化率為0.5，
                  CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）
起始量（mol/L）    0.01    0.02       0      0
變化量（mol/L）   0.005   0.005     0.005   0.015
平衡量（mol/L）   0.005   0.015     0.005   0.015
平衡常數(shù)K=

c(CO)c3(H2)

c(CH4)c(H2O)

=

0.005×0.0153

0.005×0.015

=2.25×10^-4（mol/L）²；
平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨壓強(qiáng)改變，所以平衡常數(shù)不變；
故答案為：＜，2.25×10^-4，不變；
（2）分析圖表數(shù)據(jù)可知平衡常數(shù)隨溫度升高減小，說(shuō)明平衡逆向進(jìn)行，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△H＜0；CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），反應(yīng)是氣體體積不變的放熱反應(yīng)，在t₂時(shí)刻因改變某個(gè)條件濃度發(fā)生變化的情況是二氧化碳濃度增大，一氧化碳濃度減小，說(shuō)明平衡正向進(jìn)行，降低溫度，或增加水蒸氣的量或減少氫氣的量均可以實(shí)現(xiàn)，
故答案為：放熱，＜，降低溫度，或增加水蒸汽的量，或減少氫氣的量．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡的分析判斷，圖象分析方法，平衡常數(shù)的計(jì)算應(yīng)用，平衡移動(dòng)原理的理解和影響因素的分析是解題關(guān)鍵，題目難度中等．