Question

9．工業(yè)上制備合成氣的工藝主要是水蒸氣重整甲烷：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H＞0，在一定條件下，向體積為1L的密閉容器中充入1mol CH₄（g）和1mol H₂O（g），測得H₂O（g）和H₂（g）的濃度隨時間變化曲線如圖所示，下列說法正確的是（　　）

• A． 達平衡時，CH₄（g）的轉化率為75%
• B． 0～10min內，v（CO）=0.075mol•L^-1•min^-1
• C． 該反應的化學平衡常數K=O.1875
• D． 當CH₄（g）的消耗速率與H₂（g）的消耗速率相等時，反應到達平衡

Answer 1

分析 由圖可知，10min時反應到達平衡，利用三段式計算各物質濃度變化量、平衡時各物質的濃度．
A．甲烷轉化率=$\frac{甲烷濃度變化量}{甲烷起始濃度}$×100%；
B．根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v（CO）；
C．將平衡時的濃度代入平衡常數表達式K=$\frac{c（CO）×{c}^{3}（{H}_{2}）}{c（C{H}_{4}）×c（{H}_{2}O）}$計算；
D．同一物質的消耗速率與其生成速率相等時，反應到達平衡．

解答 解：由圖可知，10min時反應到達平衡，平衡時水、氫氣的濃度均為0.75mol/L，則：
            CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）
開始（mol/L）：1       1        0       0
轉化（mol/L）：0.25    0.25     0.25    0.75
平衡（mol/L）：0.75    0.75     0.25    0.75
A．平衡時甲烷轉化率=$\frac{0.25mol/L}{1mol/L}$×100%=25%，故A錯誤；
B.0～10min內，v（CO）=$\frac{0.25mol/L}{10min}$=0.025mol•L^-1•min^-1，故B錯誤；
C．平衡常數K=$\frac{c（CO）×{c}^{3}（{H}_{2}）}{c（C{H}_{4}）×c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.25×0.7{5}^{3}}{0.75×0.75}$=0.1875，故C正確；
D．同一物質的消耗速率與其生成速率相等時，反應到達平衡，由方程式可知但CH₄（g）的消耗速率與H₂（g）的消耗速率為1：3時，反應到達平衡，故D錯誤，
故選C．

點評 本題考查化學平衡、化學反應速率及化學平衡常數計算、平衡狀態(tài)的判斷，難度不大，D選項中注意同一物質的消耗速率與其生成速率相等時，反應到達平衡，不同物質表示的正逆速率之比等于其化學計量數之比時，反應到達平衡．