CH₄ + H₂O → CO + 3H₂ - Cân bằng phương trình hóa học

Phản ứng hóa học:

    CH₄ + H₂O ⇄ CO + 3H₂

Điều kiện phản ứng

- Xúc tác: Ni/Al₂O₃.

- Nhiệt độ: 900⁰C.

Cách thực hiện phản ứng

Cho hỗn hợp khí metan và hơi nước đi qua xúc tác, nung nóng.

Hiện tượng nhận biết phản ứng

Phản ứng thu nhiệt mạnh (∆H = +205 kJ).

Bạn có biết

- Phản ứng trên được thực hiện trong công nghiệp, thường thực hiện kèm theo phản ứng CH₄ + 1/2O₂ ⇄ CO + 2H₂ (∆H = -33,4 kJ). Sản phẩm chính là CO và H₂ được chuyển sang công đoạn tổng hợp metanol hoặc chế hóa tiếp để cung cấp H₂ cho công đoạn tổng hợp amoniac.

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho các cân bằng:

(1)CH_4(k) + H₂O_(k) ⇄ CO_(k) + 3H_2(k)

(2)CO_2(k) + H_2(k) ⇄ CO_(k) + H₂O_(k)

(3)2SO_2(k) + O_2(k) ⇄ 2SO_3(k)

(4)2HI_(k) ⇄ H_2(k) + I_2(k)

Khi thay đổi áp suất của hệ, số cân bằng không bị chuyển dịch là

 A. 2

 B. 1

 C. 4

 D. 3

Hướng dẫn:

Nếu phản ứng có số mol khí ở hai vế của phương trình hóa học bằng nhau hoặc phản ứng không có chất khí thì áp suất không làm ảnh hưởng đến cân bằng.

→ Khi thay đổi áp suất các cân bằng (2) và (4) không bị chuyển dịch.

Đáp án A.

Ví dụ 2: Cho cân bằng hóa học sau:

 CH₄ + H₂O ⇄ CO + 3H₂ (∆H = + 205 kJ)

Nhận xét nào sau đây là đúng?

 A. Phản ứng thuận tỏa nhiệt mạnh.

 B. Phản ứng thuận thu nhiệt mạnh.

 C. Phản ứng nghịch thu nhiệt mạnh.

 D. Thay đổi nhiệt độ không làm cân bằng chuyển dịch.

Hướng dẫn:

Có ∆H = + 205 kJ > 0 nên phản ứng thuận thu nhiệt mạnh.

Đáp án B.

Ví dụ 3: Cho cân bằng hóa học sau:

 CH₄ + H₂O ⇄ CO + 3H₂ (∆H = + 205 kJ)

Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận khi:

 A. Tăng nhiệt độ.

 B. Giảm nhiệt độ.

 C. Tăng áp suất.

 D. Thêm chất xúc tác.

Hướng dẫn:

Có ∆H = + 205 kJ > 0 → phản ứng thuận thu nhiệt.

Khi tăng nhiệt độ cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều phản ứng thu nhiệt tức chiều thuận.

Đáp án A.