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)表達式為k=
c(CO)?c3(H2)
c(CH4)?c(H2O) 
.已知溫度、壓強和水碳比[
n(H2O)
n(CH4)
]對甲烷轉化反應的影響如圖:

請回答下列問題:
(1)寫出該可逆反應的化學方程式:
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)

(2)根據(jù)圖判斷△H
0,△S
0(選填“>”、“<”或“=”).
(3)假設上述反應在恒容、恒溫下進行,判斷反應達到平衡狀態(tài)時的標志是
AC
AC

A.CO減少的化學反應速率和H2O減少的化學反應速率相等
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、逆反應速率都為零
(4)在圖畫出壓強為2MPa時,CH4平衡含量與水碳比之間關系曲線
分析:(1)根據(jù)平衡常數(shù)可知,反應中CO和H為生成物,CH4和H2O為反應,以此書寫反應的化學方程式;
(2)根據(jù)平衡移動曲線的變化特點判斷反應熱,根據(jù)混亂度的變化來判斷熵變;
(3)根據(jù)化學平衡為動態(tài)平衡,達到平衡時正逆反應速率相等,各物質的濃度不再發(fā)生改變來判斷平衡狀態(tài);
(4)根據(jù)壓強增大平衡向逆反應方向移動來畫出曲線.
解答:解:(1)根據(jù)平衡常數(shù)可知,反應中CO和H為生成物,CH4和H2O為反應,
反應的化學方程式為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方向移動,則正反應吸熱,△H>0,生成物氣體的物質的量大于反應物氣體的物質的量,混亂度增大,則△S>0,
故答案為:>;>;
(3)A.CO減少的化學反應速率和H2O減少的化學反應速率相等,說明正逆反應速率相等,達到平衡狀態(tài),故A正確;
B.CO、H2O(g)、CH4、H2的濃度都相等,不能說明達到平衡狀態(tài),平衡時各物質的濃度取決于反應時各種物質的配比數(shù)和反應的程度,故B錯誤;
C.CO、H20(g)、CH4、H2的濃度都不再發(fā)生變化,說明達到平衡狀態(tài),故C正確;
D.正、逆反應速率都為零,不正確,化學平衡為動態(tài)平衡,平衡時正逆反應速率相等,不為0,故D錯誤.
故答案為:AC;
(4)壓強增大,平衡向逆反應方向移動,甲烷的平衡含量減小,故答案為:
點評:本題考查化學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)的標志問題.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:

合成氣的主要成分是一氧化碳和氫氣,可用于合成二甲醚等清潔燃料.從天然氣獲得合成氣過程中可能發(fā)生的反應有:
①CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)△H1=+206.1kJ/mol
②CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)△H2=+247.3kJ/mol
③CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H3

請回答下列問題:
(1)在一密閉容器中進行反應①,測得CH4的物質的量濃度隨反應時間的變化如圖1所示.反應進行的前5min內(nèi),v(H2)=
0.3mol/(L?min)
0.3mol/(L?min)
;10min時,改變的外界條件可能是
升高溫度
升高溫度

(2)如圖2所示,在甲、乙兩容器中分別充入等物質的量的CH4和CO2,使甲、乙兩容器初始容積相等.在相同溫度下發(fā)生反應②,并維持反應過程中溫度不變.已知甲容器中CH4的轉化率隨時間變化的圖象如圖3所示,請在圖3中畫出乙容器中CH4的轉化率隨時間變化的圖象

(3)反應③中△H3=
-41.2kJ/mol
-41.2kJ/mol
.800℃時,反應③的化學平衡常數(shù)K=1.0,某時刻測得該溫度下的密閉容器中各物質的物質的量見下表:
CO H2O CO2 H2
0.5mol 8.5mol 2.0mol 2.0mol
此時反應③中正、逆反應速率的關系式是
a
a
(填代號).
a.v(正)>v(逆)       b.v(正)<v(逆)        c.v(正)=v(逆)       d.無法判斷.

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科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

合成氣的主要成分是一氧化碳和氫氣,可用于合成二甲醚等清潔燃料.從天然氣獲得合成氣過程中可能發(fā)生的反應有:
①CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)△H1=+206.1kJ/mol
②CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)△H2=+247.3kJ/mol
③CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H3
請回答下列問題:
(1)在一密閉容器中進行反應①,測得CH4的物質的量濃度隨反應時間的變化如圖1所示.10min時,改變的外界條件可能是
升高溫度
升高溫度


(2)如圖2所示,在甲、乙兩容器中分別充入等物質的量的CH4和CO2,使甲、乙兩容器初始容積相等.在相同溫度下發(fā)生反應②,并維持反應過程中溫度不變.已知甲容器中CH4的轉化率隨時間變化的圖象如圖3所示,請在圖3中畫出乙容器中CH4的轉化率隨時間變化的圖象.
(3)反應③中△H3=
-41.2kJ/mol
-41.2kJ/mol
.800℃時,反應③的化學平衡常數(shù)K=1.0,某時刻測得該溫度下的密閉容器中各物質的物質的量見下表:
CO H2O CO2 H2
0.5mol 8.5mol 2.0mol 2.0mol
此時反應③中正、逆反應速率的關系式是
a
a
(填代號).
a.v(正)>v(逆)   b.v(正)<v(逆)   c.v(正)=v(逆)  d.無法判斷
(4)800K時下列起始體積相同的密閉容器中充入2mol SO2、1mol O2,其反應是2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g);△H=-96.56kJ?mol-1,甲容器在反應過程中保持壓強不變,乙容器保持體積不變,丙容器維持絕熱,三容器各自建立化學平衡.
①達到平衡時,平衡常數(shù)K(甲)
=
=
K(乙)
K(丙)(填“>”、“<”或“=”).
②達到平衡時SO2的濃度C(SO2)(甲)
C(SO2)(乙
C(SO2)(丙)(填“>”、“<”或“=”).

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科目:高中化學 來源: 題型:

合成氣的主要成分是一氧化碳和氫氣,可用于合成二甲醚等清潔燃料.從天然氣獲得合成氣過程中可能發(fā)生為:CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)△H1=+206.1kJ/mol
請回答下列問題:
(1)在一密閉容器中進行反應①,測得CH4的物質的量濃度隨反應時間的變化如圖1所示.反應中處于平衡狀態(tài)的時間為
5~10分鐘、12分鐘后
5~10分鐘、12分鐘后
;10min時,改變的外界條件可能是
升高溫度
升高溫度

(2)如圖2所示,在甲、乙兩容器中分別充入等物質的量的CH4和CO2,使甲、乙兩容器初始容積相等.在相同溫度下發(fā)生反應②,并維持反應過程中溫度不變.已知甲容器中CH4的轉化率隨時間變化的圖象如圖3所示,請在圖3中畫出乙容器中CH4的轉化率隨時間變化的圖象.
(3)反應CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g) 800℃時,反應的化學平衡常數(shù)K=1.0.
①某時刻測得該溫度下的密閉容器中各物質的物質的量見下表:
CO H2O CO2 H2
0.5mol 8.5mol 2.0mol 2.0mol
此時反應中正、逆反應速率的關系式是
a
a
(填代號).
a.v(正)>v(逆)     b.v(正)<v(逆)      c.v(正)=v(逆)     d.無法判斷
②800℃時,向體積為2L的密閉容器中充入2mol CO和4mol H2O,求達到平衡時CO的轉化率.

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科目:高中化學 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)天然氣的主要成分甲烷燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式如下,請回答下列問題:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-889.6kJ/mol.
(1)反應物能量總和
 
(填“大于”、“小于”或“等于”)生成物能量總和.
(2)若1mol甲烷完全燃燒生成二氧化碳和水蒸氣,則放出的熱量
 
889.6kJ.(填“>”、“<”或“=”)
(3)已知氫氣燃燒生成液態(tài)水的熱化學方程式是:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-572kJ/mol,則相同質量的甲烷和氫氣,完全燃燒生成液態(tài)水,放熱較多的是
 

(4)如圖所示的甲池裝置是由CH4、O2和KOH溶液組成的新型燃料電池,利用該裝置可以將
 
能轉化為
 
能.
(5)乙池中的兩個電極一個是石墨電極,一個是鐵電極,工作時M、N兩個電極的質量都不減少,請回答下列問題:
(6)M電極的材料是
 
,N的電極電極反應式為:
 
;乙池的總反應式是
 
,通入甲烷的鉑電極上發(fā)生的電極反應式為
 

(7)在此過程中,乙池中某一電極析出金屬銀4.32g時,甲池中理論上消耗氧氣為
 
 L(標準狀況下);若此時乙池溶液的體積為400mL,則乙池中溶液的H+的濃度為
 

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科目:高中化學 來源: 題型:

合成氣的主要成分是一氧化碳和氫氣,可用于合成二甲醚等清潔燃料。從天然氣獲得合成氣過程中可能發(fā)生的反應有:

① CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)   ΔH1=+206.1 kJ/mol

② CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)  ΔH2=+247.3 kJ/mol

③ CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)    ΔH3

請回答下列問題:

⑴ 在一密閉容器中進行反應①,測得CH4的物質的量濃度隨反應時間的變化如圖1所示。反應進行的前5 min內(nèi), v(H2)=  ▲  ;10 min時,改變的外界條件可能是  ▲  。

c/mol·L-1

 

⑵ 如圖2所示,在甲、乙兩容器中分別充入等物質的量的CH4和CO2,使甲、乙兩容器初始容積相等。在相同溫度下發(fā)生反應②,并維持反應過程中溫度不變。已知甲容器中CH4的轉化率隨時間變化的圖像如圖3所示,請在圖3中畫出乙容器中CH4的轉化率隨時間變化的圖像。

⑶ 反應③中ΔH3=  ▲  。800℃時,反應③的化學平衡常數(shù)K=1.0,某時刻測得該溫度下的密閉容器中各物質的物質的量見下表:

CO

H2O

CO2

H2

0.5 mol

8.5 mol

2.0 mol

2.0 mol

此時反應③中正、逆反應速率的關系式是  ▲  (填代號)。

a.v(正)>v(逆)       b.v(正)<v(逆)        c.v(正)=v(逆)       d.無法判斷

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