Question

合成气的主要成分是一氧化碳和氢气，可用于合成二甲醚等清洁燃料．从天然气获得合成气过程中可能发生为：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H₁=+206.1kJ/mol
请回答下列问题：
（1）在一密闭容器中进行反应①，测得CH₄的物质的量浓度随反应时间的变化如图1所示．反应中处于平衡状态的时间为______；10min时，改变的外界条件可能是______．
（2）如图2所示，在甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH₄和CO₂，使甲、乙两容器初始容积相等．在相同温度下发生反应②，并维持反应过程中温度不变．已知甲容器中CH₄的转化率随时间变化的图象如图3所示，请在图3中画出乙容器中CH₄的转化率随时间变化的图象．
（3）反应CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）800℃时，反应的化学平衡常数K=1.0．
①某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量见下表：

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

此时反应中正、逆反应速率的关系式是______（填代号）．
a．v（正）＞v（逆）b．v（正）＜v（逆）c．v（正）=v（逆）d．无法判断
②800℃时，向体积为2L的密闭容器中充入2molCO和4molH₂O，求达到平衡时CO的转化率．

Answer 1

（1）由图可知，由图可知，在5～10分钟、12分钟后，甲烷浓度不变，是平衡状态；10min时甲烷的浓度继续减小，该反应向正反应方向移动，而该反应为吸热反应，则升高温度符合题意，
故答案为：5～10分钟、12分钟后；升高温度；
（2）甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH₄和CO₂，且甲、乙两容器初始容积相等，由图可知，甲的体积不变，乙的压强不变，则假定甲不变，乙中发生CH₄+CO₂?2CO+2H₂，其体积增大，则相当于压强减小，化学平衡向正反应方向移动，乙容器中CH₄的转化率增大，但压强小，反应速率减慢，则达到平衡的时间变长，则乙中CH₄的转化率随时间变化的图象为：
，
故答案为：；
（3）由表格中的数据可知，气体的体积相同，则物质的量与浓度成正比，Qc=

2.0×2.0

2.0×8.5

＜K=1.0，该反应向正反应方向移动，则正反应速率大于逆反应速率，即选a，
故答案为：a；
②800℃时，反应的化学平衡常数K=1.0，向体积为2L的密闭容器中充入2mol CO和4mol H₂O，设参加反应的CO为xmol；
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol）：2 4 0 0
转化量（mol）：x x x x
平衡量（mol）：2-x 4-x xx
K=

c(CO2)c(H2)

c(CO)c(H2O)

=

x 2 ? x 2

2-x 2 ? 4-x 2

=1，
所以x=

4

3

mol，
所以平衡时CO的转化率为：

4 3 mol

2mol

×100%=66.7%，
答：达到平衡时CO的转化率66.7%．