Question

豎爐冶鐵工藝流程如圖，使天然氣產生部分氧化，并在特殊的燃燒器中使氧氣和天然氣燃燒CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g），催化反應室發生的反應為：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H₁=+216kJ/mol；CH₄（g）+CO₂（g）?2CO（g）+2H₂（g）△H₂=+260kJ/mol（不考慮其他平衡的存在），下列說法正確的是（　　）

A．增大催化反應室的壓強，甲烷的轉化率減小

B．催化室需維持在550～750℃，目的僅是提高CH₄轉化的速率

C．設置燃燒室的主要目的是產生CO₂和水蒸氣作原料氣與甲烷反應

D．若催化反應室中，達到平衡時，容器中n（CH₄）=amol，n（CO）=bmol，n（H₂）=cmol，則通入催化反應室的CH₄的物質的量為a+（b+c）/4

Answer 1

分析：A、依據催化反應室內的化學平衡分析判斷；增大壓強，平衡向氣體體積減少的方向移動；
B、維持溫度是催化劑的活性最大，有一定的反應速率；
C、設置燃燒室的目的除了提供原料氣之外，還提供了能量；
D、依據催化反應室發生的化學反應，結合化學平衡的三段式計算分析判斷．

解答：解：A、增大催化反應室的壓強，催化反應室中的兩個反應是氣體體積增大的反應，加壓，平衡逆向進行，甲烷的轉化率減小，故A正確；
B、催化室需維持在550～750℃，主要是此溫度下催化劑的活性最大，溫度越高應是平衡逆向進行，甲烷轉化率減少，故B錯誤；
C、依據流程中的轉化關系，設置燃燒室的主要目的是提供原料氣之外，還提供了能量，故C錯誤；
D、CH₄（g）+H₂O（g）→CO（g）+3H₂（g）     CH₄（g）+CO₂（g）→2CO（g）+2H₂（g）
起始：m               0           0         n                   0          0                                                                            
轉化：x    x          x           3x         y      y            2y        2y                                              
平衡：m-x             x           3x        n-y                  2y         2y 
有x+2y=b，3x+2y=c   得出x+y=（b+c）/4，而平衡時n（CH₄）=m-x+n-y=amol，則通入催化反應室的CH₄的物質的量為m+n=a+x+y=a+（b+c）/4mol，故D正確：
故選AD．

點評：本題考查了化學平衡的影響條件的應用和平衡計算，主要是所以速率、催化劑的作用，轉化率的判斷，改變條件平衡移動的方向是關鍵．