Question

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

（1）甲烷與水蒸氣反應(yīng)，被氧化的元素是____________（元素符號(hào)作答），當(dāng)生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下35.84 L合成氣時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是________。

（2）將2 mol CH4和5 mol H2O(g)通入容積為10 L的反應(yīng)室，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。

①若達(dá)到A點(diǎn)所需的時(shí)間為5 min，則v(H2)＝____________________。

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

（3）合成氣用于合成氨氣時(shí)需除去CO，發(fā)生反應(yīng)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(hào))。

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(yīng)，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(yīng)，轉(zhuǎn)移6mol電子，因標(biāo)準(zhǔn)狀況下35.84 L合成氣的物質(zhì)的量為1.6mol，CO與H2的物質(zhì)的量之比為1：3，則n(CO)=n(CH4)=0.4mol，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2.4mol。

（2）①由于CH4的轉(zhuǎn)化率是0.5，所以發(fā)生反應(yīng)消耗的甲烷的物質(zhì)的量是2 mol×0.5=1mol，根據(jù)方程式可知，每有1mol的甲烷反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生3mol 的氫氣，所以v(H2)=3mol÷10L÷5min=0.06mol·L-1·min-1；②根據(jù)圖像可知：在溫度不變時(shí)，在壓強(qiáng)為p1時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率大于p2時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率，由于該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，所以在溫度不變時(shí)，減小壓強(qiáng)，平衡向氣體體積增大的正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以壓強(qiáng)：Pl<P2；升高溫度，甲烷的轉(zhuǎn)化率增大，說(shuō)明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，溫度越高，平衡常數(shù)越大，所以，KA<KB<KC。

（3）CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，A．降低溫度，平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)，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(zhì)的濃度都不變，所以平衡不發(fā)生移動(dòng)，n(CO2)/ n(H2O)不變，錯(cuò)誤；C．將H2從體系中分離,減小生成物的濃度，平衡正向移動(dòng)，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(yīng)物的濃度，平衡正向移動(dòng)，n(CO2)增大，n(H2O)增大，而且平衡移動(dòng)趨勢(shì)是微弱的，所以n(CO2)/ n(H2O)反而減小，錯(cuò)誤。故正確選項(xiàng)是AC。