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我们来看一道关于逆水煤气变换反应的题目。在恒容条件下,按二氧化碳和氢气1比1的体积比投料,发生两个反应。反应一生成一氧化碳和水蒸气,反应二生成甲烷和水蒸气。图中显示了平衡时含碳物质的体积分数随温度的变化关系。
选项A涉及反应热效应的判断。根据勒夏特列原理,升高温度时平衡向吸热方向移动。观察一氧化碳曲线,随着温度升高,其体积分数逐渐减少,说明反应一逆向是吸热的,正向放热。观察甲烷曲线,在低温段随温度升高而减少,说明低温时反应二逆向吸热;在高温段随温度升高而增加,说明高温时反应二正向吸热。因此选项A错误。
选项B涉及平衡常数K的计算。在M点,一氧化碳和甲烷的体积分数相等,约为百分之五十。对于反应一,平衡时各物质的浓度关系为:二氧化碳和氢气各占百分之五十,一氧化碳和水蒸气各占百分之五十。因此平衡常数K等于一氧化碳浓度乘以水蒸气浓度除以二氧化碳浓度乘以氢气浓度,即0.5乘以0.5除以0.5乘以0.5,结果等于1。所以选项B错误。
选项C涉及压强关系的分析。在N点,温度为550摄氏度,甲烷体积分数约为百分之十五,是最低点。根据反应二,每生成1体积甲烷,同时生成2体积水蒸气。因此水蒸气的压强应该是甲烷的2倍,而不是3倍。所以选项C错误。
选项D涉及投料比对平衡的影响。原题中二氧化碳和氢气按1比1投料,若改为1比2,氢气过量。这会改变两个反应的平衡组成,使得一氧化碳和甲烷的体积分数随温度变化的曲线发生改变,交点位置必然也会发生变化。因此选项D错误。
经过对四个选项的逐一分析,我们发现选项A、B、C、D均不正确。因此本题没有正确选项。在实际考试中,遇到这种情况需要仔细检查分析过程,确保没有遗漏或错误。