Question

【题目】利用天然气可制得以H2、CO等为主要组成的工业原料合成气，反应为CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。

（1）甲烷与水蒸气反应，被氧化的元素是____________（元素符号作答），当生成标准状况下35.84 L合成气时转移电子的物质的量是________。

（2）将2 mol CH4和5 mol H2O(g)通入容积为10 L的反应室，CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①若达到A点所需的时间为5 min，则v(H2)＝____________________。

②图中的p1______p2(填“<”“>”或“＝”)，A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系是_______。

（3）合成气用于合成氨气时需除去CO，发生反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH<0，下列措施中能使增大的是________(选填编号)。

A．降低温度 B．恒温恒容下充入He(g)

C．将H2从体系中分离 D．再通入一定量的水蒸气

Answer 1

【答案】C 2.4 mol 0.06mol/L·min < K<AKB<KC AC

【解析】

（1））甲烷与水蒸气反应，甲烷被氧化为一氧化碳，被氧化的元素为C；每摩尔CH4(g)完全反应，转移6mol电子，因标准状况下35.84 L合成气的物质的量为1.6mol，CO与H2的物质的量之比为1：3，则n(CO)=n(CH4)=0.4mol，转移电子数为2.4mol。

（2）①由于CH4的转化率是0.5，所以发生反应消耗的甲烷的物质的量是2 mol×0.5=1mol，根据方程式可知，每有1mol的甲烷反应，会产生3mol 的氢气，所以v(H2)=3mol÷10L÷5min=0.06mol·L-1·min-1；②根据图像可知：在温度不变时，在压强为p1时CO的转化率大于p2时CO的转化率，由于该反应的正反应为气体体积增大的反应，所以在温度不变时，减小压强，平衡向气体体积增大的正反应方向移动，所以压强：Pl<P2；升高温度，甲烷的转化率增大，说明正反应是吸热反应，温度越高，平衡常数越大，所以，KA<KB<KC。

（3）CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的正反应为放热反应，A．降低温度，平衡向放热反应方向移动，n(CO2)增大，n(H2O)减小，所以n(CO2)/ n(H2O)增大，正确；B．恒温恒容下充入He(g)，由于物质的浓度都不变，所以平衡不发生移动，n(CO2)/ n(H2O)不变，错误；C．将H2从体系中分离,减小生成物的浓度，平衡正向移动，n(CO2)增大，n(H2O)减小，所以n(CO2)/ n(H2O)增大，正确；D．再通入一定量的水蒸气，即增大反应物的浓度，平衡正向移动，n(CO2)增大，n(H2O)增大，而且平衡移动趋势是微弱的，所以n(CO2)/ n(H2O)反而减小，错误。故正确选项是AC。