Question

工业上制备合成气的工艺主要是水蒸气重整甲烷：CH₄(g) +H₂O(g)＝CO(g) +3H₂(g) △H＞0，在一定条件下，向体积为1L的密闭容器中充入1 mol CH₄(g)和1mol H₂O(g)，测得H₂O(g)和H₂(g)的浓度随时间变化曲线如图所示，下列说法正确的是

1. A.
   达平衡时,CH₄( g)的转化率为75%
2. B.
   0～10 min 内，v(CO)＝0.075 mol?L^-1·min^-1
3. C.
   该反应的化学平衡常数K＝0.1875 mol?L^-1
4. D.
   当CH₄(g)的消耗速率与H₂O(g)的生成速率相等，反应到达平衡

Answer 1

D
试题分析：根据图像可知，反应进行到10min时达到平衡状态，氢气和水蒸气的平衡浓度均是0.75mol/L，因此消耗水蒸气的浓度是1mol/L－0.75mol/L＝0.25mol/L，则：
CH₄(g) +H₂O(g)＝CO(g) +3H₂(g)
起始浓度（mol/L）  1       1        0       0
转化浓度（mol/L） 0.25    0.25     0.25    0.75
平衡浓度（mol/L） 0.75    0.75     0.25    0.75
所以达平衡时,CH₄(g)的转化率为×100%＝25%，A不正确；
0～10 min 内，v(CO)＝＝0.025 mol?L^－1·min^-1，B不正确；
该反应的化学平衡常数K＝=＝0.1875 mol²?L^－2，C不正确；
CH₄(g)的消耗速率与H₂O(g)的生成速率方向相反，因此当二者相等时，反应达到平衡状态，D正确，答案选D。
考点：考查可逆反应反应速率、转化率和平衡常数的计算以及平衡状态的判断