Question

4．在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1的CH₄与CO₂，在一定条件下发生反应CH₄（g）+CO₂（g）?2CO（g）+2H₂（g），测得CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示．
①据图可知，p₁、p₂、p₃、p₄由大到小的顺序是P₄＞P₃＞P₂＞P₁；
②在压强为p₄、1100°C的条件下，该反应5min时达到平衡X点，反应的平衡常数为1.64．

Answer 1

分析 （1）由图可知，温度一定时，甲烷的转化率α（P₁）＞α（P₂）＞α（P₃）＞α（P₄），据此结合方程式判断压强对平衡移动的影响进行解答；
（2）由图可知，压强为P₄、1100℃的条件下，到达平衡X点时甲烷的转化率为80%，据此计算甲烷的浓度变化量，利用三段式计算平衡时各组分的平衡浓度，代入平衡常数表达式计算该温度下的平衡常数．

解答 解：由图可知，温度一定时，甲烷的转化率α（P₁）＞α（P₂）＞α（P₃）＞α（P₄），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进行，甲烷的转化率降低，故压强P₄＞P₃＞P₂＞P₁，
故答案为：P₄＞P₃＞P₂＞P₁；
（2）由图可知，压强为P₄、1100℃的条件下，达到平衡X点时甲烷的转化率为80%，甲烷的浓度变化量为0.1mol/L×80%=0.08mol/L，则：
               CH₄（g）+CO₂（g）=2CO（g）+2H₂（g），
开始（mol/L）：0.1      0.1      0        0
变化（mol/L）：0.08     0.08     0.16     0.16 
平衡（mol/L）：0.02     0.02     0.16     0.16
故该温度下平衡常数k=$\frac{0.1{6}^{2}×0.1{6}^{2}}{0.02×0.02}$=1.64，
故答案为：1.64．

点评 本题考查化学平衡的计算，涉及化学平衡图象、影响化学平衡的因素、化学平衡常数等知识，题目难度中等，注意利用“定一议二”原则分析解答，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．