Question

以天然氣為原料合成尿素的生產中的主要反應之一為

CH₄(g)+H₂O(g)CO(g)+3H₂(g)；ΔH＞0

    請根據題目要求回答下列問題。

(1)在一定條件下，將0.05molCH₄和0.10molH₂O氣放入容積2 L的密閉容器中，20s時有0.01 molCO生成，則H₂的化學反應速率為________________。

(2)在其他條件不變的情況下降低溫度，則逆反應速率__________(填“增大”“減小”或“不變”，下同)；在其他條件不變的情況下加壓，則正反應速率____________________。

(3)在一定條件下，當該反應處于化學平衡狀態時，下列操作可使化學平衡向正反應方向移動的是__________(填序號)。

A.升高溫度  B.降低溫度  C.增大壓強  D.減小壓強  E.加入催化劑  F.移出水蒸氣

(4)在一定溫度下，將1.0 mol CH₄和2.0molH₂O(g)通入某一恒壓容器中，達到化學平衡時，混合氣共4.0mol，則CH₄的轉化率為___________；若其他條件不變，起始時加入amol CH₄、bmol H₂O(g)、cmolCO和dmolH₂，達到平衡時，各組分體積分數與上述平衡完全相等，則a、b和c滿足的關系為___________(用字母表示)。

Answer 1

(1)=7.5×10^-4mol·(L·s)^-1或×10^-3mol·(L·s)^-1或0.00075mol·(L·s)^-1(注：不寫單位不可)

(2)減小  增大

(3)A、D

(4)50％  2a+c=b

【解析】本題考查了化學反應速率v的計算，影響v的因素及化學平衡因素，等效平衡。v(H₂)=3v(CO)=×3=7.5×10^-4mol·(L·s)^-1。

    因為溫度和壓強對v_正和v_逆的影響是同時變大或變小。因此對此反應降溫，v_逆減小，加壓v_正增大。由于ΔH＞0，正方向為吸熱反應，反應物氣體化學計量數小于生成物化學計量數，正方向為體積擴大的反應，所以A和D符合。求CH₄的轉化率，要求CH₄反應的物質的量，設CH₄反應的物質的量為x。

            CH₄       +    H₂O       CO+3H₂

    開始：1.0mol       2.0mol                0    0

    平衡：(1.0mol-x)   (2.0-x)               x    3x

    得x=0.5mol

    轉化率為×100％=50％。

    根據等效平衡2a+c=b。