Question

12．在一定条件下，向密闭容器中充入30mLCO和20mL水蒸气，使其反应，当反应CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）达到平衡时，水蒸气的体积分数与H₂的体积分数相等，下列叙述错误的是（　　）

• A． 平衡后CO的体积分数为40%
• B． 平衡后CO的转化率为25%
• C． 平衡后水的转化率为50%
• D． 平衡后混合气体的平均相对分子质量为24

Answer 1

分析 该反应前后气体的体积不变，平衡时水蒸气与H₂的体积分数相等，说明平衡时水蒸气与H₂的体积相等，二者体积都为10mL，据此可计算二者转化率，CO的体积分数；混合气体总质量不变，总的物质的量不变，则反应过程中混合气体的平均摩尔质量不变，结合气体体积之比等于物质的量之比计算平衡后混合气体的平均相对分子质量．

解答 解：该反应前后气体的体积不变，平衡时水蒸气与H₂的体积分数相等，说明平衡时水蒸气与H₂的体积相等，
设反应消耗CO的体积为xmL，则：
  CO+H₂O（g）?CO₂+H₂
   xmL xmL                xmL
故2mL-xmL=xmL，解得x=10mL，
A．平衡时CO的体积为：30mL-10mL-20mL，则CO的体积分数=$\frac{20mL}{30mL+20mL}$×100%=40%，故A正确；
B．平衡时CO的转化率=$\frac{10mL}{30mL}$×100%=33.3%，故B错误；
C．平衡时水的转化率=$\frac{10mL}{20mL}$×100%=50%，故C正确；
D．混合气体总质量不变，总的物质的量不变，平衡后平均相对分子质量等于反应前的平均相对分子质量，且相同条件下气体体积之比等于物质的量之比，则反应前CO和水的物质的量之比=30mL：20mL=3：2，其平均摩尔质量=$\frac{28×3+18×2}{3+2}$g/mol=24g/mol，所以平衡后混合气体的平均相对分子质量为24，故D正确；
故选B．

点评 本题考查化学平衡的有关计算，题目难度中等，根据方程式特征与氢气与水蒸气的体积关系确定二者物质的量相等是解题关键，注意掌握化学平衡及其影响因素，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．．