Question

將1.0mol CH₄和2.0mol H₂O（g）通入反應(yīng)室（容積為100L），在一定條件下發(fā)生反應(yīng)Ⅱ：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g），CH₄的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖．
（1）已知100℃、p1時(shí)達(dá)到平衡所需的時(shí)間為5min，則用H₂表示的平均反應(yīng)速率為

 

．
（2）圖中的p₁

 

p₂（填“＜”“＞”或“=”），該反應(yīng)的△H

 

0（填“＜”“＞”或“=”）．
（3）100℃時(shí)平衡常數(shù)為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）根據(jù)圖知道平衡時(shí)甲烷的轉(zhuǎn)化率，求出△c（CH₄），根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算v（CH₄），利用速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（H₂）．
（2）根據(jù)定一議二原則，定溫度同，再比較壓強(qiáng)，即作垂直x軸的輔助線，比較平衡時(shí)甲烷的轉(zhuǎn)化率，由此判斷；由圖可知，溫度越高甲烷的轉(zhuǎn)化率越大，即升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移；
（3）平衡常數(shù)k=

c(CO)c3(H2)

c(CH4)×c(H2O)

，計(jì)算出平衡時(shí)，各組分的濃度，代入平衡常數(shù)計(jì)算．

解答： 解：（1）由圖知道平衡時(shí)甲烷的轉(zhuǎn)化率為0.5，所以△c（CH₄）

1.0mol×0.5

100L

=0.005mol/L，
所以v（CH₄）=

0.005mol/L

5min

=0.001mol/（L?min），速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以v（H₂）=3v（CH₄）=3×0.001mol/（L?min）=0.003mol/（L?min）．
故答案為：0.003mol/（L?min）；
（2）溫度相同時(shí)，作垂直x軸的輔助線，發(fā)現(xiàn)壓強(qiáng)為P₁的CH₄的轉(zhuǎn)化率高，反應(yīng)為前后體積增大的反應(yīng)，壓強(qiáng)增大平衡向體積減小的方向移動(dòng)，即向逆反應(yīng)移動(dòng)，CH₄的轉(zhuǎn)化率降低，所以P₁＜P₂，由圖可知，溫度越高甲烷的轉(zhuǎn)化率越大，即升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移，溫度升高平衡向吸熱方向移動(dòng)，所以正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，即△H＞0，
故答案為：＜；＞；
（3）CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g），
開始（mol）：1.0        2.0       0        0
變化（mol）：1.0×0.5    0.5     0.5      1.5
平衡（mol）：0.5        1.5     0.5      1.5
所以平衡常數(shù)k=

c(CO)c3(H2)

c(CH4)×c(H2O)

=

0.5mol 100L ×( 1.5mol 100L )3

0.5mol 100L × 1.5mol 100L

=2.25×10^-4，
故答案為：2.25×10^-4．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡計(jì)算應(yīng)用，反應(yīng)速率，平衡常數(shù)概念的計(jì)算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目較簡單．