Question

工业上制备合成气的工艺主要是水蒸气重整甲烷：
CH₄ （g）+H₂0（g）═C0（g）+3H₂（g）△H＞0，在一定 条件下，向体积为1L的密闭容器中充入1mol CH₄ （ g）和1mol H₂0（g），测得H₂O（g）和H₂（g）的浓度随时间变化 曲线如右图所示，下列说法正确的是（　　）

• A、达平衡时，CH₄（g）的转化率为75%
• B、O-10 min 内，v（CO）=0.075 mol?L^-1．min^-1
• C、该反应的化学平衡常数K=O.1875 mol?L^-1
• D、当CH₄（g）的消耗速率与H₂0（g）的生成速率相等，反应到达平衡

Answer 1

分析：A．由图可知，10min到达平衡，平衡时H₂的浓度变化量为0.75mol/L，利用浓度变化量之比等于化学计量数之比计算CH₄的浓度变化量，再根据转化率=

浓度变化量

起始浓度

×100%计算．
B．利用浓度变化量之比等于化学计量数之比计算CO的浓度变化量，再根据v=

△c

△t

计算v（CO）；
C．利用三段式计算平衡时各组分的浓度，代入平衡常数表达式计算；
D．不同物质表示的正、逆速率之比等于化学计量数之比，可逆反应到达平衡状态．

解答：解：A．由图可知，10min到达平衡，平衡时H₂的浓度变化量为0.75mol/L，浓度变化量之比等于化学计量数之比，故△c（CH₄）=

1

3

△c（H₂）=

1

3

×0.75mol/L=0.25mol/L，故甲烷的转化率为：

0.25mol/L

1mol/L

×100%=25%，故A错误；
B．由图可知，10min到达平衡，平衡时H₂的浓度变化量为0.75mol/L，浓度变化量之比等于化学计量数之比，故△c（CO）=

1

3

△c（H₂）=

1

3

×0.75mol/L=0.25mol/L，则v（CO）=

0.25mol/L

10min

=0.025 mol?L^-1?min^-1，故B错误；
C．平衡时H₂的浓度变化量为0.75mol/L，则：
             CH₄ （g）+H₂0（g）═C0（g）+3H₂（g）
开始（mol/L）：1         1        0      0
变化（mol/L）：0.25      0.25     0.25   0.75
平衡（mol/L）：0.75      0.75     0.25   0.75
故该温度下平衡常数k=

0.25×0.753

0.75×0.75

=O.1875 mol²?L^-2，故C错误；
D．不同物质表示的正、逆速率之比等于化学计量数之比，可逆反应到达平衡状态，当CH₄（g）的消耗速率与H₂0（g）的生成速率相等，等于化学计量数之比，说明到达平衡，故D正确；
故选D．

点评：本题考查化学平衡图象、反应速率计算、平衡常数计算、化学平衡有关计算、平衡状态的判断等，难度中等，C选项为易错点，容易忽略平衡常数的单位．