Question

16．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(yīng)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₌c/mol•L-1

（1）在一密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)①，測(cè)得CH₄的物質(zhì)的量濃度隨反應(yīng)時(shí)間的變化如圖1所示．反應(yīng)進(jìn)行的前5min內(nèi)，v（H₂）=0.3mol/（L．min）；10min時(shí)，改變的外界條件可能是降低溫度．
（2）如圖2所示，在甲、乙兩容器中分別充入等物質(zhì)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(yīng)②，并維持反應(yīng)過程中溫度不變．已知甲容器中CH₄的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的圖象如圖3所示，請(qǐng)?jiān)趫D3中畫出乙容器中CH₄的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的圖象．
（3）800℃時(shí)，反應(yīng)③的化學(xué)平衡常數(shù)K=1.0，某時(shí)刻測(cè)得該溫度下的密閉容器中各物質(zhì)的物質(zhì)的量見下表：

CO	H2O	CO2	H2
0.5mol	8.5mol	2.0mol	2.0mol

此時(shí)反應(yīng)③中正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率（大于、小于、等于）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（CH₄），再利用速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（H₂）；
10min時(shí)瞬間甲烷濃度未變，而后濃度減小，改變條件平衡正向移動(dòng)；
（2）甲為恒溫恒容，隨反應(yīng)進(jìn)行容器內(nèi)壓強(qiáng)增大，乙為恒溫恒壓，乙等效為在甲平衡的基礎(chǔ)上減小壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，乙中甲烷的轉(zhuǎn)化率大于甲中，減小壓強(qiáng)反應(yīng)速率減慢，到達(dá)平衡時(shí)間故甲中長(zhǎng)；
（3）計(jì)算此時(shí)濃度商Qc，若Qc=K，處于平衡狀態(tài)，若Qc＜K，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，若Qc＞K，反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行，進(jìn)而判斷正、逆反應(yīng)相對(duì)大小．

解答 解：（1）反應(yīng)進(jìn)行的前5min內(nèi)，甲烷濃度變化量為（1-0.5）mol/L=0.5mol/L，則v（CH₄）=$\frac{0.5mol/L}{5min}$=0.1mol/（L．min），速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則v（H₂）=3v（CH₄）=0.3mol/（L．min）；
10min時(shí)瞬間甲烷濃度未變，而后濃度減小，改變條件平衡正向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，可能是降低溫度等，
故答案為：0.3mol/（L．min）；降低溫度；
（2）甲為恒溫恒容，隨反應(yīng)進(jìn)行容器內(nèi)壓強(qiáng)增大，乙為恒溫恒壓，乙等效為在甲平衡的基礎(chǔ)上減小壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，乙中甲烷的轉(zhuǎn)化率大于甲中，減小壓強(qiáng)反應(yīng)速率減慢，到達(dá)平衡時(shí)間故甲中長(zhǎng)，則乙容器中CH₄的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的圖象為：，
故答案為：；
（3）此時(shí)濃度商Qc=$\frac{2×2}{0.5×8.5}$=0.94＜K=1，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，故正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，
故：大于．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算，涉及反應(yīng)速率計(jì)算、化學(xué)平衡影響因素、平衡常數(shù)應(yīng)用、平衡圖象等，注意理解掌握平衡常數(shù)的應(yīng)用．