Question

4．在密閉容器中通入物質(zhì)的量濃度均為0.1的CH₄與CO₂，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)CH₄（g）+CO₂（g）?2CO（g）+2H₂（g），測(cè)得CH₄的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示．
①據(jù)圖可知，p₁、p₂、p₃、p₄由大到小的順序是P₄＞P₃＞P₂＞P₁；
②在壓強(qiáng)為p₄、1100°C的條件下，該反應(yīng)5min時(shí)達(dá)到平衡X點(diǎn)，反應(yīng)的平衡常數(shù)為1.64．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，溫度一定時(shí)，甲烷的轉(zhuǎn)化率α（P₁）＞α（P₂）＞α（P₃）＞α（P₄），據(jù)此結(jié)合方程式判斷壓強(qiáng)對(duì)平衡移動(dòng)的影響進(jìn)行解答；
（2）由圖可知，壓強(qiáng)為P₄、1100℃的條件下，到達(dá)平衡X點(diǎn)時(shí)甲烷的轉(zhuǎn)化率為80%，據(jù)此計(jì)算甲烷的濃度變化量，利用三段式計(jì)算平衡時(shí)各組分的平衡濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算該溫度下的平衡常數(shù)．

解答 解：由圖可知，溫度一定時(shí)，甲烷的轉(zhuǎn)化率α（P₁）＞α（P₂）＞α（P₃）＞α（P₄），該反應(yīng)正反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，甲烷的轉(zhuǎn)化率降低，故壓強(qiáng)P₄＞P₃＞P₂＞P₁，
故答案為：P₄＞P₃＞P₂＞P₁；
（2）由圖可知，壓強(qiáng)為P₄、1100℃的條件下，達(dá)到平衡X點(diǎn)時(shí)甲烷的轉(zhuǎn)化率為80%，甲烷的濃度變化量為0.1mol/L×80%=0.08mol/L，則：
               CH₄（g）+CO₂（g）=2CO（g）+2H₂（g），
開(kāi)始（mol/L）：0.1      0.1      0        0
變化（mol/L）：0.08     0.08     0.16     0.16 
平衡（mol/L）：0.02     0.02     0.16     0.16
故該溫度下平衡常數(shù)k=$\frac{0.1{6}^{2}×0.1{6}^{2}}{0.02×0.02}$=1.64，
故答案為：1.64．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算，涉及化學(xué)平衡圖象、影響化學(xué)平衡的因素、化學(xué)平衡常數(shù)等知識(shí)，題目難度中等，注意利用“定一議二”原則分析解答，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計(jì)算能力．