Question

工業(yè)上制備合成氣的工藝主要是水蒸氣重整甲烷：
CH₄ （g）+H₂0（g）═C0（g）+3H₂（g）△H＞0，在一定 條件下，向體積為1L的密閉容器中充入1mol CH₄ （ g）和1mol H₂0（g），測得H₂O（g）和H₂（g）的濃度隨時間變化 曲線如右圖所示，下列說法正確的是（　�。�

• A、達平衡時，CH₄（g）的轉(zhuǎn)化率為75%
• B、O-10 min 內(nèi)，v（CO）=0.075 mol?L^-1．min^-1
• C、該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=O.1875 mol?L^-1
• D、當(dāng)CH₄（g）的消耗速率與H₂0（g）的生成速率相等，反應(yīng)到達平衡

Answer 1

分析：A．由圖可知，10min到達平衡，平衡時H₂的濃度變化量為0.75mol/L，利用濃度變化量之比等于化學(xué)計量數(shù)之比計算CH₄的濃度變化量，再根據(jù)轉(zhuǎn)化率=

濃度變化量

起始濃度

×100%計算．
B．利用濃度變化量之比等于化學(xué)計量數(shù)之比計算CO的濃度變化量，再根據(jù)v=

△c

△t

計算v（CO）；
C．利用三段式計算平衡時各組分的濃度，代入平衡常數(shù)表達式計算；
D．不同物質(zhì)表示的正、逆速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，可逆反應(yīng)到達平衡狀態(tài)．

解答：解：A．由圖可知，10min到達平衡，平衡時H₂的濃度變化量為0.75mol/L，濃度變化量之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，故△c（CH₄）=

1

3

△c（H₂）=

1

3

×0.75mol/L=0.25mol/L，故甲烷的轉(zhuǎn)化率為：

0.25mol/L

1mol/L

×100%=25%，故A錯誤；
B．由圖可知，10min到達平衡，平衡時H₂的濃度變化量為0.75mol/L，濃度變化量之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，故△c（CO）=

1

3

△c（H₂）=

1

3

×0.75mol/L=0.25mol/L，則v（CO）=

0.25mol/L

10min

=0.025 mol?L^-1?min^-1，故B錯誤；
C．平衡時H₂的濃度變化量為0.75mol/L，則：
             CH₄ （g）+H₂0（g）═C0（g）+3H₂（g）
開始（mol/L）：1         1        0      0
變化（mol/L）：0.25      0.25     0.25   0.75
平衡（mol/L）：0.75      0.75     0.25   0.75
故該溫度下平衡常數(shù)k=

0.25×0.753

0.75×0.75

=O.1875 mol²?L^-2，故C錯誤；
D．不同物質(zhì)表示的正、逆速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，可逆反應(yīng)到達平衡狀態(tài)，當(dāng)CH₄（g）的消耗速率與H₂0（g）的生成速率相等，等于化學(xué)計量數(shù)之比，說明到達平衡，故D正確；
故選D．

點評：本題考查化學(xué)平衡圖象、反應(yīng)速率計算、平衡常數(shù)計算、化學(xué)平衡有關(guān)計算、平衡狀態(tài)的判斷等，難度中等，C選項為易錯點，容易忽略平衡常數(shù)的單位．