Question

工業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

1. A.
   達平衡時,CH₄( g)的轉化率為75%
2. B.
   0～10 min 內，v(CO)＝0.075 mol?L^-1·min^-1
3. C.
   該反應的化學平衡常數K＝0.1875 mol?L^-1
4. D.
   當CH₄(g)的消耗速率與H₂O(g)的生成速率相等，反應到達平衡

Answer 1

D
試題分析：根據圖像可知，反應進行到10min時達到平衡狀態，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
所以達平衡時,CH₄(g)的轉化率為×100%＝25%，A不正確；
0～10 min 內，v(CO)＝＝0.025 mol?L^－1·min^-1，B不正確；
該反應的化學平衡常數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，因此當二者相等時，反應達到平衡狀態，D正確，答案選D。
考點：考查可逆反應反應速率、轉化率和平衡常數的計算以及平衡狀態的判斷