Question

【題目】工業上可利用“甲烷蒸氣轉化法生產氫氣”，反應為：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。已知溫度、壓強和水碳比[n(H2O)/ n(CH4)]對甲烷平衡含量（%）的影響如下圖1：

圖1（水碳比為3） 圖2（800℃）

（1）CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) 的△H_______0（填“>”或“<”）；若在恒溫、恒壓時，向該平衡體系中通入氦氣平衡將_____________移動（填“向正應方向”、“向逆反應方向”或“不”）。

（2）溫度對該反應的反應速率和平衡移動的影響是_______________________。

（3）其他條件不變，請在圖2中畫出壓強為2 MPa時，甲烷平衡含量（%）與水碳比之間關系曲線___________。（只要求畫出大致的變化曲線）

（4）已知：在700℃，1MPa時，1mol CH4與1mol H2O在2L的密閉容器中反應，6分鐘達到平衡，此時CH4的轉化率為80%，求這6分鐘H2的平均反應速率和該溫度下反應的平衡常數是多少________？（寫出計算過程，結果保留小數點后一位數字。）

Answer 1

【答案】 ﹥ 向正反應方向 其他條件不變，升高溫度，反應速率加快，平衡向正反應方向移動（或描述降溫的變化） CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)

起始濃度（mol/L）: 0.5 0.5 0 0

變化濃度（mol/L）:0.4 0.4 0.4 1.2

平衡濃度（mol/L）:0.1 0.1 0.4 1.2

【解析】試題分析：（1）從圖1看出溫度升高，甲烷的含量降低，正反應為吸熱反應，反應熱△H＞0；若在恒溫恒壓時，向該平衡體系中通入氦氣，使容器體積變大，平衡向氣體體積增大的方向移動，即向正反應方向移動；

（2）由圖象可知，其他條件不變，升高溫度，反應速率加快，甲烷的百分含量減小，平衡向正反應方向移動；

（3）其他條件不變，壓強為2MPa時，CH4平衡含量隨水碳比的增大而減小，其關系曲線為

（4）根據化學平衡三段式計算 CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）

起始濃度（mol/L）：0．5 0．5 0 0

變化濃度（mol/L）：0．4 0．4 0．4 1．2

平衡濃度（mol/L）：0．1 0．1 0．4 1．2

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

平衡常數K==69．1。