Question

天然气的主要成分是甲烷．在某平衡体系中存在CH₄、H₂O、CO、H₂四种气体，其平衡常数表达式为k=

c(CO)?c3(H2)

c(CH4)?c(H2O)

．已知温度、压强和水碳比[

n(H2O)

n(CH4)

]对甲烷转化反应的影响如图：

请回答下列问题：
（1）写出该可逆反应的化学方程式：

CH₄（g）+H₂O（g）CO（g）+3H₂（g）

（2）根据图判断△H

＞

0，△S

＞

0（选填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）假设上述反应在恒容、恒温下进行，判断反应达到平衡状态时的标志是

AC

A．CO减少的化学反应速率和H₂O减少的化学反应速率相等
B．CO、H₂O（g）、CH₄、H₂的浓度都相等
C．CO、H20（g）、CH₄、H₂的浓度都不再发生变化
D．正、逆反应速率都为零
（4）在图画出压强为2MPa时，CH₄平衡含量与水碳比之间关系曲线

．

Answer 1

分析：（1）根据平衡常数可知，反应中CO和H为生成物，CH₄和H₂O为反应，以此书写反应的化学方程式；
（2）根据平衡移动曲线的变化特点判断反应热，根据混乱度的变化来判断熵变；
（3）根据化学平衡为动态平衡，达到平衡时正逆反应速率相等，各物质的浓度不再发生改变来判断平衡状态；
（4）根据压强增大平衡向逆反应方向移动来画出曲线．

解答：解：（1）根据平衡常数可知，反应中CO和H为生成物，CH₄和H₂O为反应，
反应的化学方程式为CH₄（g）+H₂O（g）CO（g）+3H₂（g），
故答案为：CH₄（g）+H₂O（g）CO（g）+3H₂（g）；
（2）根据图象中曲线的变化趋势可知，当温度升高时，甲烷的百分含量减小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应吸热，△H＞0，生成物气体的物质的量大于反应物气体的物质的量，混乱度增大，则△S＞0，
故答案为：＞；＞；
（3）A．CO减少的化学反应速率和H₂O减少的化学反应速率相等，说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故A正确；
B．CO、H₂O（g）、CH₄、H₂的浓度都相等，不能说明达到平衡状态，平衡时各物质的浓度取决于反应时各种物质的配比数和反应的程度，故B错误；
C．CO、H20（g）、CH₄、H₂的浓度都不再发生变化，说明达到平衡状态，故C正确；
D．正、逆反应速率都为零，不正确，化学平衡为动态平衡，平衡时正逆反应速率相等，不为0，故D错误．
故答案为：AC；
（4）压强增大，平衡向逆反应方向移动，甲烷的平衡含量减小，故答案为：

点评：本题考查化学平衡移动以及平衡移动图象问题，题目难度不大，本题注意把握如何判断平衡状态的标志问题．