Question

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1 mol 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(dá)平衡時,CH4( g)的轉(zhuǎn)化率為75%

B．0～10 min 內(nèi)，v(CO)＝0.075 mol?L－1·min-1

C．該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K＝0.1875 mol?L－1

D．當(dāng)CH4(g)的消耗速率與H2O(g)的生成速率相等，反應(yīng)到達(dá)平衡

Answer 1

D

解析試題分析：根據(jù)圖像可知，反應(yīng)進行到10min時達(dá)到平衡狀態(tài)，氫氣和水蒸氣的平衡濃度均是0.75mol/L，因此消耗水蒸氣的濃度是1mol/L－0.75mol/L＝0.25mol/L，則：
CH₄(g) +H₂O(g)＝CO(g) +3H₂(g)
起始濃度（mol/L）  1       1        0       0
轉(zhuǎn)化濃度（mol/L） 0.25    0.25     0.25    0.75
平衡濃度（mol/L） 0.75    0.75     0.25    0.75
所以達(dá)平衡時,CH₄(g)的轉(zhuǎn)化率為×100%＝25%，A不正確；
0～10 min 內(nèi)，v(CO)＝＝0.025 mol?L^－1·min^-1，B不正確；
該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K＝=＝0.1875 mol²?L^－2，C不正確；
CH₄(g)的消耗速率與H₂O(g)的生成速率方向相反，因此當(dāng)二者相等時，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，D正確，答案選D。
考點：考查可逆反應(yīng)反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率和平衡常數(shù)的計算以及平衡狀態(tài)的判斷