题目内容
天然气的主要成分是甲烷。在某平衡体系中存在CH4、H2O、CO、H2四种气体，
其平衡常数表达式为
。已知温度、压强和水碳比[n(H2O)/n(CH4)]对甲烷转化反应的影响如下图：
请回答下列问题：
（1）写出该可逆反应的化学方程式：
（2）根据图23—1判断△H 0，△S 0（选填“>”、“<”或“=”）。
（3）假设上述反应在恒容、恒温下进行，判断反应达到平衡状态时的标志是
A．CO减少的化学反应速率和H2O（曲减少的化学反应速率相等
B．CO、H2O（g）、CH4、H2的浓度都相等
C．CO、H20（g）、CH4、H2的浓度都不再发生变化
D．正、逆反应速率都为零
（4）在图23—2中画出压强为2 MPa时，CH4平衡含量与水碳比之间关系曲线。
（10分）
（1）CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)（2分）
（2）>（2分） >（2分）
（3）AC（2分）
（4）（2分，说明只要2Mpa线在1Mpa线上方均给分）
解析:
天然气的主要成分甲烷燃烧生成二氧化碳和液态水的热化学方程式如下，请回答下列问题：CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-889.6kJ/mol．合成气的主要成分是一氧化碳和氢气，可用于合成二甲醚等清洁燃料。从天然气获得合成气过程中可能发生的反应有：
① CH4(g)＋H2O(g)
CO(g)＋3H2(g) ΔH1＝＋206.1 kJ/mol
② CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g) ΔH2＝＋247.3 kJ/mol
③ CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH3
请回答下列问题：
⑴ 在一密闭容器中进行反应①，测得CH4的物质的量浓度随反应时间的变化如图1所示。反应进行的前5 min内， v(H2)＝ ▲ ；10 min时，改变的外界条件可能是 ▲ 。
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⑵ 如图2所示，在甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH4和CO2，使甲、乙两容器初始容积相等。在相同温度下发生反应②，并维持反应过程中温度不变。已知甲容器中CH4的转化率随时间变化的图像如图3所示，请在图3中画出乙容器中CH4的转化率随时间变化的图像。
⑶ 反应③中ΔH3＝ ▲ 。800℃时，反应③的化学平衡常数K＝1.0，某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量见下表：
| CO | H2O | CO2 | H2 |
| 0.5 mol | 8.5 mol | 2.0 mol | 2.0 mol |
此时反应③中正、逆反应速率的关系式是 ▲ （填代号）。
a．v(正)＞v(逆) b．v(正)＜v(逆) c．v(正)＝v(逆) d．无法判断