Question

【题目】工业上可利用“甲烷蒸气转化法生产氢气”，反应为：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。已知温度、压强和水碳比[n(H2O)/ n(CH4)]对甲烷平衡含量（%）的影响如下图1：

图1（水碳比为3） 图2（800℃）

（1）CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) 的△H_______0（填“>”或“<”）；若在恒温、恒压时，向该平衡体系中通入氦气平衡将_____________移动（填“向正应方向”、“向逆反应方向”或“不”）。

（2）温度对该反应的反应速率和平衡移动的影响是_______________________。

（3）其他条件不变，请在图2中画出压强为2 MPa时，甲烷平衡含量（%）与水碳比之间关系曲线___________。（只要求画出大致的变化曲线）

（4）已知：在700℃，1MPa时，1mol CH4与1mol H2O在2L的密闭容器中反应，6分钟达到平衡，此时CH4的转化率为80%，求这6分钟H2的平均反应速率和该温度下反应的平衡常数是多少________？（写出计算过程，结果保留小数点后一位数字。）

Answer 1

【答案】 ﹥ 向正反应方向 其他条件不变，升高温度，反应速率加快，平衡向正反应方向移动（或描述降温的变化） CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)

起始浓度（mol/L）: 0.5 0.5 0 0

变化浓度（mol/L）:0.4 0.4 0.4 1.2

平衡浓度（mol/L）:0.1 0.1 0.4 1.2

【解析】试题分析：（1）从图1看出温度升高，甲烷的含量降低，正反应为吸热反应，反应热△H＞0；若在恒温恒压时，向该平衡体系中通入氦气，使容器体积变大，平衡向气体体积增大的方向移动，即向正反应方向移动；

（2）由图象可知，其他条件不变，升高温度，反应速率加快，甲烷的百分含量减小，平衡向正反应方向移动；

（3）其他条件不变，压强为2MPa时，CH4平衡含量随水碳比的增大而减小，其关系曲线为

（4）根据化学平衡三段式计算 CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）

起始浓度（mol/L）：0．5 0．5 0 0

变化浓度（mol/L）：0．4 0．4 0．4 1．2

平衡浓度（mol/L）：0．1 0．1 0．4 1．2

v（H2）=△c（H2）/ △t=1．2mol/L÷6min=0．2molL-1min-1；

平衡常数K==69．1。