Question

【題目】在三個容積相同的恒容密閉容器中，起始時按表中相應的量加入物質，在相同溫度下發生反應CH4(g)+ H2O(g) CO(g) + 3H2(g)(不發生其他反應)，CH4的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示。

容器	起始物質的量/mol				CH4的平衡 轉化率
	CH4	H2O	CO	H2
Ⅰ	0.1	0.1	0	0	50%
Ⅱ	0.1	0.1	0.1	0.3	/
Ⅲ	0	0.1	0.2	0.6	/

下列說法錯誤的是

A. 該反應的H＞0，圖中壓強P1>P2

B. 起始時，容器Ⅱ中v(CH4)正＜v(CH4)逆

C. 達到平衡時，容器Ⅰ、Ⅱ中CO的物質的量滿足：n(CO)Ⅱ< 2n(CO)Ⅰ

D. 達到平衡時，容器Ⅱ、Ⅲ中氣體的總壓強之比PⅡ∶PⅢ = 4∶5

Answer 1

【答案】AD

【解析】

A、根據圖像，隨著溫度的升高，CH4的轉化率增大，根據勒夏特列原理，正反應方向為吸熱反應，即△H>0，在相同溫度下，增大壓強，該反應平衡向逆反應方向進行，CH4的轉化率降低，因此P1<P2，故A錯誤；

B、 CH4(g)+ H2O(g) CO(g) + 3H2(g)

起始： 0.1 0.1 0 0

變化： 0.05 0.05 0.05 0.15

平衡： 0.05 0.05 0.05 0.15 假設容器的體積為1L，依據化學平衡常數的定義，該反應的化學平衡常數K=0.0675，容器II中的濃度商為0.33×0.1/(0.1×0.1)=0.27>0.0675，說明反應向逆反應方向進行，即v(CH4)正＜v(CH4)逆，故B正確；

C、將II中物質全部轉化成反應物，CH4和H2O的物質的量都是0.2mol，II可以看作在I基礎上，再通入0.1molCH4和0.1molH2O，再通入0.1molCH4和0.1molH2O，相當于增大壓強，假設平衡不移動，此時n＇(CO)=2n(CO)I，但增大壓強，平衡向逆反應方向移動，因此n(CO)>n＇(CO)，即n(CO)Ⅱ< 2n(CO)Ⅰ，故C正確；

D、將II中數值，全部轉化成CO和H2O，與III的數值相比較，III比II多0.1molH2O，根據選項B分析，II和III反應都向逆反應方向進行，令II中消耗CO的物質的量為xmol，III中消耗CO的物質的量為ymol，達到平衡后有(0.6－2x)/(0.7－2y)=4/5，10x－8y=0.2，當x=y=0.1時，II容器中氣體總物質的量為0.4mol，III容器中氣體總物質的量為0.5mol，也就是CO和H2O全部轉化成CH4和H2O時，才會出現壓強之比等于4：5，但該反應為可逆反應，不可能全部轉化，故D錯誤；