某科研单位利用石油裂解的副产物CH4来制取CO和H2，其生产流程如图1：（1）该流程第Ⅰ步反应为：CH4（g）+H2O（g）⇌CO（g）+3H2（g），一定条件下CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图2．

Question

某科研单位利用石油裂解的副产物CH₄来制取CO和H₂，其生产流程如图1：
（1）该流程第Ⅰ步反应为：CH₄（g）+H₂O（g）⇌CO（g）+3H₂（g），一定条件下CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如图2．则P₁___P₂．（填“<”、“>”或“=”）．该反应的平衡常数的表达式K=___．
（2）此流程的第Ⅱ步反应的平衡常数随温度的变化如表：

温度/℃	300	500	830
平衡常数K	12	9	1

①从上表分析推断，该反应是△H___0（填“<”、“>”或“=”）．
②在500℃时，设起始时CO和H₂O的起始浓度均为0.010mol/L^-1，在该条件下，反应达到平衡时，CO的转化率为___．
③如图3表示该反应在t₁时刻达到平衡，在t₂时刻因改变某个条件浓度发生变化的情况：图中t₂时刻发生改变的条件可能是___（写出两种）． 

Answer 1

（1）由图可知温度相同时，到达平衡时，压强为P₁的CH₄转化率高，平衡向正反应方向移动，反应为气体体积增大的反应，增大压强平衡向体积减小的方向移动，即P₁2；平衡常数K=(c(CO)c3(H2))/(c(CH4)c(H2O))，故答案为：<；(c(CO)c3(H2))/(c(CH4)c(H2O))；
（2）①分析图表数据可知平衡常数随温度升高减小，说明平衡逆向进行，正反应是放热反应，△H<0，故答案为：<；
②设一氧化碳浓度的变化为x，则              
                 CO（g）+H₂O（g）⇌H₂（g）+CO₂（g），
初起量（mol/L^-1）：0.010    0.010     0       0
变化量（mol/L^-1）：x        x       x       x
平衡量（mol/L^-1）：0.01-x   0.01-x    x       x
在500℃时达平衡，(x2)/((0.01-x)2)=9，解之得：x=(0.03)/(4)，所以CO的转化率为((0.03)/(4))/(0.01)×100%=75%，故答案为：75%；
③反应是气体体积不变的放热反应，在t₂时刻因改变某个条件浓度发生变化的情况是二氧化碳浓度增大，一氧化碳浓度减小，说明平衡正向进行，降低温度，或增加水蒸气的量或减少氢气的量均可以实现，
故答案为：降低温度，或增加水蒸汽的量，或减少氢气的量．