Question

(12分)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="+206.1" kJ/mol
②CH₄(g)+CO₂(g)2CO(g)+2H₂(g)   ⊿H₂="+247.3" kJ/mol
③CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+ H₂(g)    ⊿H₃
請(qǐng)回答下列問題：
(1)在一密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)①，測得的物質(zhì)的量濃度隨反應(yīng)時(shí)間的變化如圖1所示。10min時(shí)，改變的外界條件可能是                          。

(2)如圖2所示，在甲、乙兩容器中分別充入等物質(zhì)的量的和，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。已知甲容器中的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的圖像如圖3所示，請(qǐng)?jiān)趫D3中畫出乙容器中的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的圖像。

(3)反應(yīng)③中          。800℃時(shí)，反應(yīng)③的化學(xué)平衡常數(shù)K=1.0，某時(shí)刻測得該溫度下的密閉容器中各物質(zhì)的物質(zhì)的量見下表：

此時(shí)反應(yīng)③中正、逆反應(yīng)速率的關(guān)系式是            (填代號(hào))。
a．(正)(逆)   b．(正)<(逆)   c．(正)=(逆)  d．無法判斷
（4）800K時(shí)下列起始體積相同的密閉容器中充入2mol SO₂、1mol O₂，其反應(yīng)是2SO₂(g)+O₂(g) 2SO₃(g)；△H=－96.56 kJ?mol^-1，甲容器在反應(yīng)過程中保持壓強(qiáng)不變，乙容器保持體積不變，丙容器維持絕熱，三容器各自建立化學(xué)平衡。

【1】達(dá)到平衡時(shí)，平衡常數(shù)K (甲)    K (乙)    K(丙)（填“>”、“<”或“=”）。
【2】達(dá)到平衡時(shí)SO₂的濃度C(SO₂)(甲)  C(SO₂) (乙)  C(SO₂) (丙)（填“>”、“<”或“=”）。

Answer 1

(1)   升高溫度   
(2)

(3) —41.2 KJ/mol     a   （4） 【1】  =  > 【2】<    <

（1）分析圖1，得：10min時(shí)，C（CH₄）減小，則要求①中的平衡正向移動(dòng)，而升溫，可使該平衡正向移動(dòng)；
（2）甲、乙在相同溫度下發(fā)生反應(yīng)②，且均向正向開始反應(yīng)，甲中保持恒容，乙中保持恒壓：
對(duì)乙而言，隨著反應(yīng)的正向進(jìn)行，容積增大，則：P_乙<P_甲，而壓強(qiáng)越小，反應(yīng)速率越小，即：υ_乙<υ_甲，則用時(shí)：t_乙>t_甲；而壓強(qiáng)減小，平衡②將正向移動(dòng)，則CH₄的轉(zhuǎn)化率：乙>甲；
（3）① - ②= ③，則⊿H₂-⊿H₁=（206.1-247.3）=—41.2 kJ/mol；
利用表中數(shù)據(jù)，得濃度積Q=[C(CO₂)×C(H₂)]/[C(CO)×C(H₂O)]=（2×2）/(0.5×8.5)=0.94，
而K=1.0，即Q<K，平衡要正向移動(dòng)，故(正)(逆)；
（4）【1】甲、乙中溫度相等，故K (甲)="K" (乙)；
△H=－96.56 kJ?mol^-1 <0，說明正向是放熱反應(yīng)，丙保持絕熱，則反應(yīng)放出的熱量致使體系溫度升高，而升溫時(shí)，該平衡逆向移動(dòng)，則K值減小，故K (甲)="K" (乙) > K(丙)；
【2】甲、乙中比較：初始條件相同，甲保持壓強(qiáng)不變，乙容器保持體積不變，則乙中：隨著反應(yīng)的正向進(jìn)行，氣體的量減少，則P_乙<P_甲，而壓強(qiáng)減小時(shí)，平衡將逆向移動(dòng)，故C(SO₂)_(甲)<C(SO₂) _(乙)；
乙、丙中比較：初始條件相同，乙容器保持體積不變，丙容器維持絕熱，則丙中：反應(yīng)放出的熱量致使體系溫度升高，而升溫時(shí)，該平衡逆向移動(dòng)，故C(SO₂) _(乙) <C(SO₂) _(丙)；