Question

豎爐冶鐵工藝流程如圖，使天然氣產(chǎn)生部分氧化，并在特殊的燃燒器中使氧氣和天然氣燃燒CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g），催化反應(yīng)室發(fā)生的反應(yīng)為：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H₁=+216kJ/mol；CH₄（g）+CO₂（g）?2CO（g）+2H₂（g）△H₂=+260kJ/mol（不考慮其他平衡的存在），下列說法正確的是（　�。�

A．增大催化反應(yīng)室的壓強(qiáng)，甲烷的轉(zhuǎn)化率減小

B．催化室需維持在550～750℃，目的僅是提高CH₄轉(zhuǎn)化的速率

C．設(shè)置燃燒室的主要目的是產(chǎn)生CO₂和水蒸氣作原料氣與甲烷反應(yīng)

D．若催化反應(yīng)室中，達(dá)到平衡時(shí)，容器中n（CH₄）=amol，n（CO）=bmol，n（H₂）=cmol，則通入催化反應(yīng)室的CH₄的物質(zhì)的量為a+（b+c）/4

Answer 1

分析：A、依據(jù)催化反應(yīng)室內(nèi)的化學(xué)平衡分析判斷；增大壓強(qiáng)，平衡向氣體體積減少的方向移動(dòng)；
B、維持溫度是催化劑的活性最大，有一定的反應(yīng)速率；
C、設(shè)置燃燒室的目的除了提供原料氣之外，還提供了能量；
D、依據(jù)催化反應(yīng)室發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，結(jié)合化學(xué)平衡的三段式計(jì)算分析判斷．

解答：解：A、增大催化反應(yīng)室的壓強(qiáng)，催化反應(yīng)室中的兩個(gè)反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)，加壓，平衡逆向進(jìn)行，甲烷的轉(zhuǎn)化率減小，故A正確；
B、催化室需維持在550～750℃，主要是此溫度下催化劑的活性最大，溫度越高應(yīng)是平衡逆向進(jìn)行，甲烷轉(zhuǎn)化率減少，故B錯(cuò)誤；
C、依據(jù)流程中的轉(zhuǎn)化關(guān)系，設(shè)置燃燒室的主要目的是提供原料氣之外，還提供了能量，故C錯(cuò)誤；
D、CH₄（g）+H₂O（g）→CO（g）+3H₂（g）     CH₄（g）+CO₂（g）→2CO（g）+2H₂（g）
起始：m               0           0         n                   0          0                                                                            
轉(zhuǎn)化：x    x          x           3x         y      y            2y        2y                                              
平衡：m-x             x           3x        n-y                  2y         2y 
有x+2y=b，3x+2y=c   得出x+y=（b+c）/4，而平衡時(shí)n（CH₄）=m-x+n-y=amol，則通入催化反應(yīng)室的CH₄的物質(zhì)的量為m+n=a+x+y=a+（b+c）/4mol，故D正確：
故選AD．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡的影響條件的應(yīng)用和平衡計(jì)算，主要是所以速率、催化劑的作用，轉(zhuǎn)化率的判斷，改變條件平衡移動(dòng)的方向是關(guān)鍵．