Question

【题目】（1）将一定量的CH4与水蒸气通入2L的恒容密闭容器中发生反应，5min后达到平衡，各物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示，该反应的化学方程式为_________________（物质X要求用相应物质的化学式表示），0～5min内用H2表示的反应速率v=_______，平衡时与起始时的压强之比为__________________。

（2）下列说法能说明该反应已达到平衡状态的是___________________。

A.体系的压强不再发生变化 B.生成1mol CH4的同时消耗3mol H2

C.各组分的物质的量浓度不再改变 D.体系的密度不再发生变化

E.c(H2):c(X)=3:1且不再变化 F.v正(H2O)=3v逆(H2)

（3）能够加快该反应的措施有______________________（任写两条）。

Answer 1

【答案】CH4+H2OCO(g)+3H2 0.06mol/(L·min)7:6AC使用催化剂、加热或增大压强、增大反应物浓度等合理答案均能给分）

【解析】

(1)由图像可知，H2O、CH4、H2、X各物质的变化量分别为0.2mol、0.2mol、0.6mol、0.2mol，因变化量之比等于方程式的系数之比，则各物质前的计量数分别为1、1、3、1，再由原子个数守恒可知X为CO，故该反应的化学方程式为CH4+H2OCO(g)+3H2；0～5min内用H2表示的反应速率为：0.6mol÷2L÷5min=0.06mol·L-1·min-1；反应前气体的总物质的量为1.4mol+1.0mol=2.4mol，达到平衡后气体的总物质的量为：1.2mol+0.8mol+0.6mol+0.2mol=2.8mol，故平衡时与起始时的压强之比为2.8mol：2.4mol=7:6；故答案为：CH4+H2OCO(g)+3H2、0.06mol/(L·min)、7:6；(2) A.体系的压强不再发生变化说明反应混合物气体的总分子数不再变化，反应处于平衡状态，故A正确；B.生成1mol CH4的同时消耗3mol H2均指逆反应，不能说明正逆反应速率相等，故B错误；C.各组分的物质的量浓度不再改变的状态为平衡状态，故C正确；D.因容器的体积恒定，体系的密度并不随反应的进行而发生改变，则体系的密度不变不能说明反应处于平衡状态，故D错误；E.因氢气与X两物质的计量数之比为3:1，则c(H2)与c(X)的比值是一个定值，始终为3:1，故E错误；F.由方程式的计算数可知只有当3v正(H2O)= v逆(H2)时才能说明该可逆反应的正逆反应速率相等，故F错误；故答案为AC；(3) 能够加快反应速率的措施一般有使用催化剂、加热或增大压强、增大反应物浓度等，故答案为：使用催化剂、加热或增大压强、增大反应物浓度等（合理答案均能给分）。