Question

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

．

（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

．800℃時，反應③的化學平衡常數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

（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“=”）．

Answer 1

分析：（1）由圖可知，10min時甲烷的濃度繼續(xù)減小，該反應向正反應方向移動，費用是吸熱反應；
（2）甲、乙兩容器中分別充入等物質的量的CH₄和CO₂，且甲、乙兩容器初始容積相等，由圖可知，甲的體積不變，乙的壓強不變，則假定甲不變，乙中發(fā)生CH₄+CO₂?2CO+2H₂，其體積增大，則相當于壓強減小，化學平衡向正反應方向移動，乙容器中CH₄的轉化率增大，但壓強小，反應速率減慢，則達到平衡的時間變長；
（3）根據蓋斯定律可知，①-②可得反應③，再利用Q與K的關系判斷反應進行的方向，從而確定正逆反應速率的關系．
（4）①800℃時，平衡常數不變，甲乙容器溫度不變，平衡常數不變，丙容器絕熱，溫度升高平衡逆向進行，平衡常數減��；
②達到平衡甲容器在反應過程中保持壓強不變，恒溫恒壓條件壓強增大，平衡正向進行，二氧化硫濃度減小，乙容器保持體積不變，丙容器維持絕熱反應過程則 溫度升高平衡逆向進行二氧化硫濃度增大；

解答：解：（1）由圖可知，10min時甲烷的濃度繼續(xù)減小，該反應向正反應方向移動，而該反應為吸熱反應，則升高溫度符合題意，
故答案為：升高溫度；
（2）甲、乙兩容器中分別充入等物質的量的CH₄和CO₂，且甲、乙兩容器初始容積相等，由圖可知，甲的體積不變，乙的壓強不變，則假定甲不變，乙中發(fā)生CH₄+CO₂?2CO+2H₂，其體積增大，則相當于壓強減小，化學平衡向正反應方向移動，乙容器中CH₄的轉化率增大，但壓強小，反應速率減慢，則達到平衡的時間變長，則乙中CH₄的轉化率隨時間變化的圖象為
，故答案為：；
（3）根據蓋斯定律可知，①-②可得反應③，則△H₃=+206.1kJ/mol-（+247.3kJ/mol）=-41.2kJ/mol，
800℃時，反應③的K=1.0時，正逆反應速率相等，化學平衡不移動；
由表格中的數據可知，氣體的體積相同，則物質的量與濃度成正比，Q=

2.0×2.0

2.0×8.5

＜K=1.0，該反應向正反應方向移動，則正反應速率大于逆反應速率，即選a，
故答案為：-41.2 kJ/mol；a．
（4）①800℃時，平衡常數不變，甲乙容器溫度不變，平衡常數不變，丙容器絕熱，溫度升高平衡逆向進行，平衡常數減��；
故答案為：=；＞；
②達到平衡時都和乙容器中的二氧化硫濃度比較，依據平衡移動原理，甲容器在反應過程中保持壓強不變，恒溫恒壓條件壓強增大，平衡正向進行，二氧化硫濃度減小，乙容器保持體積不變，丙容器維持絕熱反應過程則 溫度升高平衡逆向進行二氧化硫濃度增大．
故答案為：＜；＜；

點評：本題考查化學反應速率的計算，化學平衡的移動及反應方向的判斷，難度較大，（2）是學生解答中的難點，注意利用思維轉化的方法來解答．