Question

将1.0mol CH₄和2.0mol H₂O（g）通入反应室（容积为100L），在一定条件下发生反应Ⅱ：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g），CH₄的转化率与温度、压强的关系如图．
（1）已知100℃、p1时达到平衡所需的时间为5min，则用H₂表示的平均反应速率为

 

．
（2）图中的p₁

 

p₂（填“＜”“＞”或“=”），该反应的△H

 

0（填“＜”“＞”或“=”）．
（3）100℃时平衡常数为

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算

专题：化学平衡专题

分析：（1）根据图知道平衡时甲烷的转化率，求出△c（CH₄），根据v=

△c

△t

计算v（CH₄），利用速率之比等于化学计量数之比计算v（H₂）．
（2）根据定一议二原则，定温度同，再比较压强，即作垂直x轴的辅助线，比较平衡时甲烷的转化率，由此判断；由图可知，温度越高甲烷的转化率越大，即升高温度平衡向正反应方向移；
（3）平衡常数k=

c(CO)c3(H2)

c(CH4)×c(H2O)

，计算出平衡时，各组分的浓度，代入平衡常数计算．

解答： 解：（1）由图知道平衡时甲烷的转化率为0.5，所以△c（CH₄）

1.0mol×0.5

100L

=0.005mol/L，
所以v（CH₄）=

0.005mol/L

5min

=0.001mol/（L?min），速率之比等于化学计量数之比，所以v（H₂）=3v（CH₄）=3×0.001mol/（L?min）=0.003mol/（L?min）．
故答案为：0.003mol/（L?min）；
（2）温度相同时，作垂直x轴的辅助线，发现压强为P₁的CH₄的转化率高，反应为前后体积增大的反应，压强增大平衡向体积减小的方向移动，即向逆反应移动，CH₄的转化率降低，所以P₁＜P₂，由图可知，温度越高甲烷的转化率越大，即升高温度平衡向正反应方向移，温度升高平衡向吸热方向移动，所以正反应为吸热反应，即△H＞0，
故答案为：＜；＞；
（3）CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g），
开始（mol）：1.0        2.0       0        0
变化（mol）：1.0×0.5    0.5     0.5      1.5
平衡（mol）：0.5        1.5     0.5      1.5
所以平衡常数k=

c(CO)c3(H2)

c(CH4)×c(H2O)

=

0.5mol 100L ×( 1.5mol 100L )3

0.5mol 100L × 1.5mol 100L

=2.25×10^-4，
故答案为：2.25×10^-4．

点评：本题考查了化学平衡计算应用，反应速率，平衡常数概念的计算应用，掌握基础是关键，题目较简单．