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）

（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

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

．

Answer 1

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．