Question

【題目】利用天然氣可制得以H2、CO等為主要組成的工業原料合成氣，反應為CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。

（1）甲烷與水蒸氣反應，被氧化的元素是____________（元素符號作答），當生成標準狀況下35.84 L合成氣時轉移電子的物質的量是________。

（2）將2 mol CH4和5 mol H2O(g)通入容積為10 L的反應室，CH4的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示。

①若達到A點所需的時間為5 min，則v(H2)＝____________________。

②圖中的p1______p2(填“<”“>”或“＝”)，A、B、C三點的平衡常數KA、KB、KC的大小關系是_______。

（3）合成氣用于合成氨氣時需除去CO，發生反應CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH<0，下列措施中能使增大的是________(選填編號)。

A．降低溫度 B．恒溫恒容下充入He(g)

C．將H2從體系中分離 D．再通入一定量的水蒸氣

Answer 1

【答案】C 2.4 mol 0.06mol/L·min < K<AKB<KC AC

【解析】

（1））甲烷與水蒸氣反應，甲烷被氧化為一氧化碳，被氧化的元素為C；每摩爾CH4(g)完全反應，轉移6mol電子，因標準狀況下35.84 L合成氣的物質的量為1.6mol，CO與H2的物質的量之比為1：3，則n(CO)=n(CH4)=0.4mol，轉移電子數為2.4mol。

（2）①由于CH4的轉化率是0.5，所以發生反應消耗的甲烷的物質的量是2 mol×0.5=1mol，根據方程式可知，每有1mol的甲烷反應，會產生3mol 的氫氣，所以v(H2)=3mol÷10L÷5min=0.06mol·L-1·min-1；②根據圖像可知：在溫度不變時，在壓強為p1時CO的轉化率大于p2時CO的轉化率，由于該反應的正反應為氣體體積增大的反應，所以在溫度不變時，減小壓強，平衡向氣體體積增大的正反應方向移動，所以壓強：Pl<P2；升高溫度，甲烷的轉化率增大，說明正反應是吸熱反應，溫度越高，平衡常數越大，所以，KA<KB<KC。

（3）CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的正反應為放熱反應，A．降低溫度，平衡向放熱反應方向移動，n(CO2)增大，n(H2O)減小，所以n(CO2)/ n(H2O)增大，正確；B．恒溫恒容下充入He(g)，由于物質的濃度都不變，所以平衡不發生移動，n(CO2)/ n(H2O)不變，錯誤；C．將H2從體系中分離,減小生成物的濃度，平衡正向移動，n(CO2)增大，n(H2O)減小，所以n(CO2)/ n(H2O)增大，正確；D．再通入一定量的水蒸氣，即增大反應物的濃度，平衡正向移動，n(CO2)增大，n(H2O)增大，而且平衡移動趨勢是微弱的，所以n(CO2)/ n(H2O)反而減小，錯誤。故正確選項是AC。