《2025年天星教育试题调研化学第9辑》

原创预测2 温室效应，又称“花房效应”，造成温室效应的主要气体有CO₂、CH₄等。科学研究表明CH₄和CO₂联合重整能减少温室气体的排放，其主要反应为①CH₄(g) + CO₂(g)⇌2H₂(g) + 2CO(g)；②H₂(g) + CO₂(g)⇌H₂O(g) + CO(g)。在不同压强下，向容积为V L的恒容密闭容器中通入1 mol CH₄和2 mol CO₂发生上述反应，CO₂的平衡转化率随温度的变化关系如图所示。下列说法错误的是


A.反应①、②同时达到平衡
B.若反应达到平衡时，容器中CH₄为a mol，CO₂的平衡转化率为50%，则0 ＜ a ＜ $\frac{2}{3}$
C.在T₄ K下反应①的压强平衡常数：Kp1 = Kp2
D.通入惰性气体增大压强有利于提高CH₄和CO₂的反应速率和二者的平衡转化率

答案： 解析 同一容器中，两个反应同时发生，且具有竞争关系，故两个反应能同时达到平衡，A正确。当反应达到平衡时，CO₂的平衡转化率为50%，则n平(CO₂) = 1 mol，n平(CH₄) = a mol；根据碳原子守恒可知，n始(CH₄) + n始(CO₂) = n平(CH₄) + n平(CO₂) + n平(CO)；根据氢原子守恒可知，4n始(CH₄) = 4n平(CH₄) + 2n平(H₂) + 2n平(H₂O)；根据氧原子守恒可知，2n始(CO₂) = 2n平(CO₂) + n平(H₂O) + n平(CO)，联立可得平衡时n平(H₂) = (2 - 3a) mol，
【传技法】原子守恒法。根据原子守恒建立起始状态与平衡状态各物质的物质的量的关系，计算时优先关注已知量较多的原子守恒式。
n平(H₂O) = a mol，n平(CO) = (2 - a) mol，由于各反应均为可逆反应，则体系中各物质的物质的量均大于0，可推出0 ＜ a ＜ $\frac{2}{3}$，B正确。压强平衡常数只与温度有关，不同压强下，当温度为T₄ K时Kp1 = Kp2，C正确。恒容密闭容器中通入惰性气体增大压强，CH₄和CO₂的浓度不变，则CH₄和CO₂的反应速率不变，反应①②的平衡不移动，CH₄、CO₂的平衡转化率不变，D错误。