CO和H2的混合气体俗称合成气，是一种重要的工业原料气，工业上利用天然气（主要成分为CH4）与水进行高温重整制备合成气．（1）用甲烷与水蒸气制备合成气，每生成1mol合成气，需要供给

Question

CO和H₂的混合气体俗称合成气，是一种重要的工业原料气，工业上利用天然气（主要成分为CH₄）与水进行高温重整制备合成气．

（1）用甲烷与水蒸气制备合成气，每生成1mol合成气，需要供给51.5kJ热量．该反应的热化学方程式为___．
（2）在一定温度下，向体积为2L的密闭容器中充入0.40mol CH₄和0.60mol H₂O（g），发生反应：CH₄（g）+H₂O（g）⇌CO（g）+3H₂（g）．测得CH₄和H₂的物质的量浓度随时间变化如下表所示：

浓度（mol/L） 物质 时间/min	0	1	2	3	4
CH4	0.2	0.13	0.1	0.1	0.09
H2	0	0.21	0.3	0.3	0.33

①该反应第一次达平衡时的平衡常数K=___．
②3min时改变的反应条件是___（只填一种条件的改变即可）．
（3）已知一定压强下，温度、投料比X[ (n(CH4))/(n(H2O))]对该反应的影响如图所示．图中的两条曲线所示投料比的关系X₁___X₂（填“=”、“>”或“<”）．

Answer 1

（1）根据热化学方程式的书写方法，先写出方程式并标注状态，再根据热量与化学计量数计算焓变，则用甲烷与水蒸气制备合成气，每生成1mol合成气，需要吸收51.5kJ热量，该反应的热化学方程式为：CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=+206KJ/mol，
故答案为：CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=+206KJ/mol；
（2）①反应方程式为：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g），
      初起量（mol•L^-1）：0.2     0.3       0      0
      变化量（mol•L^-1）：0.1     0.1     0.1     0.3
      平衡量（mol•L^-1）：0.1     0.2     0.1     0.3
所以K=(c(CO)•c3(H2))/(c(CH4)•c(H2O))=(0.1×0．33)/(0.1×0.2)=0.135，
故答案为：0.135；
②3min时改变的反应条件，反应向正反应方向进行，可能为升高温度或增大H₂O的浓度或减小CO的浓度，
故答案为：升高温度或增大H₂O的浓度或减小CO的浓度；
（3）碳水比n（CH₄）/n（H₂O）值越大，平衡时甲烷的转化率越低，含量越高，故x₁>x₂，
故答案为：>．