(12分)合成气的主要成分是一氧化碳和氢气，可用于合成二甲醚等清洁燃料。从天然气获得合成气过程中可能发生的反应有：①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)⊿H1="+206.1"kJ/mol②CH4(g)+CO2(g

Question

(12分)合成气的主要成分是一氧化碳和氢气，可用于合成二甲醚等清洁燃料。从天然气获得合成气过程中可能发生的反应有：
①CH ₄ (g)+H ₂ O(g) CO(g)+3H ₂ (g)    ⊿H ₁ ="+206.1" kJ/mol
②CH ₄ (g)+CO ₂ (g) 2CO(g)+2H ₂ (g)   ⊿H ₂ ="+247.3" kJ/mol
③CO(g)+H ₂ O(g) CO ₂ (g)+ H ₂ (g)    ⊿H ₃
请回答下列问题：
(1)在一密闭容器中进行反应①，测得 的物质的量浓度随反应时间的变化如图1所示。10min时，改变的外界条件可能是                            。

(2)如图2所示，在甲、乙两容器中分别充入等物质的量的 和 ，使甲、乙两容器初始容积相等。在相同温度下发生反应②，并维持反应过程中温度不变。已知甲容器中 的转化率随时间变化的图像如图3所示，请在图3中画出乙容器中 的转化率随时间变化的图像。

(3)反应③中            。800℃时，反应③的化学平衡常数K=1.0，某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量见下表：

此时反应③中正、逆反应速率的关系式是              (填代号)。
a． (正) (逆)   b． (正)< (逆)   c． (正)= (逆)  d．无法判断
（4）800K时下列起始体积相同的密闭容器中充入2mol SO ₂ 、1mol O ₂ ，其反应是2SO ₂ (g)+O ₂ (g) 2SO ₃ (g)；△H=－96.56 kJ•mol ^-1 ，甲容器在反应过程中保持压强不变，乙容器保持体积不变，丙容器维持绝热，三容器各自建立化学平衡。

【1】达到平衡时，平衡常数K (甲)      K (乙)      K(丙)（填“>”、“<”或“=”）。
【2】达到平衡时SO ₂ 的浓度C(SO ₂ )(甲)    C(SO ₂ ) (乙)    C(SO ₂ ) (丙)（填“>”、“<”或“=”）。

Answer 1

(1)   升高温度   
(2)

(3) —41.2 KJ/mol     a   （4） 【1】  =  > 【2】<    <

（1）分析图1，得：10min时，C（CH ₄ ）减小，则要求①中的平衡正向移动，而升温，可使该平衡正向移动；
（2）甲、乙在相同温度下发生反应②，且均向正向开始反应，甲中保持恒容，乙中保持恒压：
对乙而言，随着反应的正向进行，容积增大，则：P _乙 <P _甲 ，而压强越小，反应速率越小，即：υ _乙 <υ _甲 ，则用时：t _乙 >t _甲 ；而压强减小，平衡②将正向移动，则CH ₄ 的转化率：乙>甲；
（3）① - ②= ③，则1 ⊿H ₂ -⊿H ₁ =（206.1-247.3）=—41.2 kJ/mol；
利用表中数据，得浓度积Q=[C(CO ₂ )×C(H ₂ )]/[C(CO)×C(H ₂ O)]=（2×2）/(0.5×8.5)=0.94，
而K=1.0，即Q<K，平衡要正向移动，故3 (正)4 (逆)；
（4）【1】甲、乙中温度相等，故K (甲)="K" (乙)；
△H=－96.56 kJ•mol ^-1 <0，说明正向是放热反应，丙保持绝热，则反应放出的热量致使体系温度升高，而升温时，该平衡逆向移动，则K值减小，故K (甲)="K" (乙) > K(丙)；
【2】甲、乙中比较：初始条件相同，甲保持压强不变，乙容器保持体积不变，则乙中：随着反应的正向进行，气体的量减少，则P _乙 <P _甲 ，而压强减小时，平衡将逆向移动，故C(SO ₂ ) _{( 甲)} <C(SO ₂ ) _{( 乙)} ；
乙、丙中比较：初始条件相同，乙容器保持体积不变，丙容器维持绝热，则丙中：反应放出的热量致使体系温度升高，而升温时，该平衡逆向移动，故C(SO ₂ ) _{( 乙)} <C(SO ₂ ) _{( 丙)} ；