Question

将CH₄与H₂O（g）通入聚焦太阳能反应器，发生反应：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）
（1）某温度下将等物质的量的CH₄和H₂O（g）充入密闭容器中，使容器体积为2L，控制容器体积不变，3min时反应达到平衡，平衡常数K=27，此时测得CO的物质的量为0.20mol，求①3min内H₂的生成速率②CH₄的平衡转化率（计算结果保留两位有效数字）．（需有计算过程）
（2）若和（1）相同的初始条件，但在恒压条件下进行该反应，则达平衡时，CH₄的转化率与（1）的比较，是

 

A．增大          B．减小          C．相等          D．无法确定．

Answer 1

考点：化学平衡的计算

专题：化学平衡专题

分析：依据化学平衡的三段式计算列式计算，根据转化率和平衡常数的概念计算应用；
（1）依据化学平衡的三段式列式计算，设CH₄与H₂O（g）物质的量为a，
                CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）
起始量（mol）    a      a         0      0
变化量（mol）   0.20   0.20      0.20    0.60
平衡量（mol）   a-0.20  a-0.20   0.20     0.60
K=

c(CO)c3(H2)

c(CH4)c(H2O)

计算得到；
（2）反应前后气体体积增大，恒压容器中 随反应进行，体积增大，压强减小，相当于恒温恒容平衡状态正向进行；

解答： 解：（1）依据化学平衡的三段式列式计算，设CH₄与H₂O（g）物质的量为a，
                CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）
起始量（mol）    a      a         0      0
变化量（mol）   0.20   0.20      0.20    0.60
平衡量（mol）   a-0.20  a-0.20   0.20     0.60
K=

c(CO)c3(H2)

c(CH4)c(H2O)

=

0.2 2 ×( 0.6 2 )3

( a-0.2 2 )2

=27
计算得到
a=0.22mol；
①3min内H₂的生成速率=

0.6mol 2L

3min

=0.1mol/L?min；
答：3min内H₂的生成速率为0.1mol/L?min
②CH₄的平衡转化率=

0.20mol

0.22mol

×100%=91.0%
答：CH₄的平衡转化率91.0%；
（2）反应前后气体体积增大，恒压容器中 随反应进行，体积增大，压强减小，相当于恒温恒容平衡状态正向进行，则达平衡时，CH₄的转化率与（1）的比较增大；
故答案为：A．

点评：本题考查了化学平衡，平衡常数，转化率的计算应用，主要是计算方法和平衡移动原理的分析判断，掌握基础是关键，题目难度中等．