题目内容
Ⅰ、CO和H2的混合气体俗称合成气，是一种重要的工业原料气，焦炭、天然气（主要成分为CH4）、重油、煤在高温下均可与水蒸气反应制得合成气．
（1）写出天然气与水蒸气反应制得合成气的化学方程式为： ．
（2）向体积为2L的密闭容器中充入CH4和H2O（g）组成的混合气（共1mol），在一定条件下发生反应，并达到平衡状态，测得温度、压强、投料比X〔n（CH4）/n（H2O）〕对平衡时CH4的物质的量分数的影响如图所示．
①图1中的两条曲线所示投料比的关系X2 X1（填“=”“＞”或“＜”下同）
②图2中两条曲线所示的压强比的关系：P2 P1
Ⅱ．硫酸工业用SO2制取SO3的反应为2SO2（g）+O2（g）
2SO3（g）△H=-47kJ?mol-1．恒容不同温度下，反应的平衡常数如下表：
（1）反应的平衡常数表达式为 ．
（2）下列描述中能说明上述反应已达到平衡的是 （填序号）．
a．v正（O2）=2v逆（SO3）
b．容器中气体的平均分子量不随时间而变化
c．容器中气体的密度不随时间而变化
d．容器中气体的分子总数不随时间而变化
（3）在上述平衡体系中加入18O2，当平衡发生移动后，SO2中18O的百分含量 （填“增加”、“减少”或“不变”）其原因是 ．
（4）一定温度下，把2mol SO2和1mol O2通入一恒容密闭容器中，平衡时SO3的体积分数为x．保持温度不变，若初始加入SO2、O2和SO3的物质的量分别为a、b、c，当a、b、c的取值满足① （填a与c的关系）、② （填b与c的关系）时，才能保证达到平衡时SO3的体积分数仍为x．
（1）写出天然气与水蒸气反应制得合成气的化学方程式为：
（2）向体积为2L的密闭容器中充入CH4和H2O（g）组成的混合气（共1mol），在一定条件下发生反应，并达到平衡状态，测得温度、压强、投料比X〔n（CH4）/n（H2O）〕对平衡时CH4的物质的量分数的影响如图所示．
①图1中的两条曲线所示投料比的关系X2
②图2中两条曲线所示的压强比的关系：P2
Ⅱ．硫酸工业用SO2制取SO3的反应为2SO2（g）+O2（g）
| MnO2 |
| △ |
| 温度 | 200℃ | 300℃ | 400℃ |
| 平衡常数 | K1 | K2 | K3 |
（2）下列描述中能说明上述反应已达到平衡的是
a．v正（O2）=2v逆（SO3）
b．容器中气体的平均分子量不随时间而变化
c．容器中气体的密度不随时间而变化
d．容器中气体的分子总数不随时间而变化
（3）在上述平衡体系中加入18O2，当平衡发生移动后，SO2中18O的百分含量
（4）一定温度下，把2mol SO2和1mol O2通入一恒容密闭容器中，平衡时SO3的体积分数为x．保持温度不变，若初始加入SO2、O2和SO3的物质的量分别为a、b、c，当a、b、c的取值满足①
考点：热化学方程式,化学平衡状态的判断,产物的百分含量随浓度、时间的变化曲线,等效平衡,化学平衡的计算
专题：基本概念与基本理论
分析：Ⅰ、（1）天然气与水蒸气反应制得合成气氢气和一氧化碳，依据原子守恒书写得到化学方程式；
（2）①投料比X=
越大，平衡时甲烷的转化率越低，含量越高；
②投料比一定时，根据压强对平衡移动影响，结合图象分析解答；
Ⅱ、（1）平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积；
（2）当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，据此解答，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；
（3）根据可逆反应的特点进行判断；
（4）根据等效平衡进行计算．
（2）①投料比X=
| n(CH4) |
| n(H2O) |
②投料比一定时，根据压强对平衡移动影响，结合图象分析解答；
Ⅱ、（1）平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积；
（2）当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，据此解答，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；
（3）根据可逆反应的特点进行判断；
（4）根据等效平衡进行计算．
解答：
Ⅰ、（1）天然气与水蒸气反应制得合成气氢气和一氧化碳，依据原子守恒书写得到化学方程式为：CH4+H2O（g）?3 H2+CO；
故答案为：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）；
（2）反应方程式为：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g），
①料比X=
越大，平衡时甲烷的转化率越低，含量越高，故x2＜x1，故答案为：＜；
②该反应正反应是气体体积增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动，平衡时甲烷的含量增大，故p2＜p1，故答案为：＜；
Ⅱ．（1）2SO2（g）+O2（g）
2SO3（g），反应的平衡常数K=
；
故答案为：
；
（2）a．v正（O2）=2v逆（SO3），反应速率之比与化学计量数之比不等，故a错误；
b．平均分子量=
，总质量一定，总物质的量会变，故容器中气体的平均分子量不随时间而变化能说明到达平衡状态，故b正确；
c．随反应进行气体的质量不变，容器的体积也不变，故容器中气体的密度不随时间而变化不能说明到达平衡状态，故c错误；
d．随反应进行气体的分子数减少，故容器中气体的分子总数不随时间而变化能说明到达平衡状态，故d正确；
故答案为：bd；
（3）2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）的平衡体系中加入18O2，由于反应是可逆反应，所以达到新的平衡后18O2出现在SO2、O2与SO3中，故SO2中18O的百分含量增加，
故答案为：增加；该反应是可逆反应，所以达到新的平衡后18O2出现在SO2、O2与SO3中；
（4）2SO2（g）+O2（g）
2SO3
Ⅰ2mol 1mol 0
Ⅱa b c
当SO2和SO3的物质的量之和为2 mol时，才能保证反应初始SO2的物质的量为2mol，即a+c=2mol，此时要求O2为1mol，那么就有b+0.5c=1mol．
满足此两条件方可使平衡与原平衡为等效平衡，
故答案为：a+c=2；2b+c=2．
故答案为：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）；
（2）反应方程式为：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g），
①料比X=
| n(CH4) |
| n(H2O) |
②该反应正反应是气体体积增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动，平衡时甲烷的含量增大，故p2＜p1，故答案为：＜；
Ⅱ．（1）2SO2（g）+O2（g）
| MnO2 |
| △ |
| c2(SO3) |
| c2(SO2)c(O2) |
故答案为：
| c2(SO3) |
| c2(SO2)c(O2) |
（2）a．v正（O2）=2v逆（SO3），反应速率之比与化学计量数之比不等，故a错误；
b．平均分子量=
| 总重量 |
| 总物质的量 |
c．随反应进行气体的质量不变，容器的体积也不变，故容器中气体的密度不随时间而变化不能说明到达平衡状态，故c错误；
d．随反应进行气体的分子数减少，故容器中气体的分子总数不随时间而变化能说明到达平衡状态，故d正确；
故答案为：bd；
（3）2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）的平衡体系中加入18O2，由于反应是可逆反应，所以达到新的平衡后18O2出现在SO2、O2与SO3中，故SO2中18O的百分含量增加，
故答案为：增加；该反应是可逆反应，所以达到新的平衡后18O2出现在SO2、O2与SO3中；
（4）2SO2（g）+O2（g）
| ||
| △ |
Ⅰ2mol 1mol 0
Ⅱa b c
当SO2和SO3的物质的量之和为2 mol时，才能保证反应初始SO2的物质的量为2mol，即a+c=2mol，此时要求O2为1mol，那么就有b+0.5c=1mol．
满足此两条件方可使平衡与原平衡为等效平衡，
故答案为：a+c=2；2b+c=2．
点评：本题考查影响化学平衡移动的因素、平衡状态的判断、平衡常数表达式、等效平衡等知识点，难度中等．要注意等效平衡的条件．
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