Question

工业上可利用“甲烷蒸气转化法生产氢气”，反应为：CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）．已知温度、压强

工业上可利用“甲烷蒸气转化法生产氢气”，反应为：CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）．已知温度、压强和水碳比[n(H2O)n(CH4)]）]对甲烷平衡含量（%）的影响如图1：（1）CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）．的△H______0 （填“＞”或“＜”）；若在恒温、恒压时，向该平衡体系中通入氦气平衡将______移动（填“向正应方向”、“向逆反应方向”或“不”）．（2）温度对该反应的反应速率和平衡移动的影响是______．（3）其他条件不变，请在图2中画出压强为2MPa时，甲烷平衡含量（%）与水碳比之间关系曲线．（只要求画出大致的变化曲线）（4）已知：在700℃，1MPa时，1mol CH4与1mol H2O在2L的密闭容器中反应，6分钟达到平衡，此时CH4的转化率为80%，求这6分钟H2的平均反应速率和该温度下反应的平衡常数是多少？（写出计算过程，结果保留小数点后一位数字．）

Answer 1

（1）从图1看出温度升高，甲烷的含量降低，正反应为放热反应，反应热△H大于0；
若在恒温恒压时，向该平衡体系中通入氦气，使容器体积变大，平衡向气体体积增大的方向移动，即向正反应方向移动；
故答案为：＞；向正反应方向；
（2）由图象可知，其他条件不变，升高温度，反应速率加快，甲烷的百分含量减小，平衡向正反应方向移动，
故答案为：其他条件不变，升高温度，反应速率加快，平衡向正反应方向移动；
（3）其他条件不变，压强为2MPa时，CH₄平衡含量随水碳比的增大而减小，其关系曲线为；
故答案为：；
（4）根据化学平衡三段式计算 CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）
起始浓度（mol/L）：0.5    0.5            0      0
变化浓度（mol/L）：0.4     0.4           0.4     1.2
平衡浓度（mol/L）：0.1     0.1           0.4     1.2
v（H₂）=

△c(H2)

△t

=

1.2mol/L

6min

=0.2mol?L^-1?min^-1；
平衡常数K=

c(CO)?c3(H2)

c(CH4)?c(H2O)

=

0.4×1．23

0.1×0.1

=69.1．
答：6分钟H₂的平均反应速率和该温度下反应的平衡常数分别为0.2mol?L^-1?min^-1、69.1．