Question

1．将1mol CO和1mol H₂O（g）充入某固定容积的反应器中，在某条件下达到平衡：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），此时有$\frac{2}{3}$的CO转化为CO₂，在相同条件下，若将1mol CO₂、1mol H₂和1mol H₂O（g）充入同一反应容中，当达到平衡后，混合气体中CO₂的体积分数可能为（　　）

• A． $\frac{2}{9}$
• B． $\frac{1}{4}$
• C． $\frac{1}{3}$
• D． $\frac{1}{2}$

Answer 1

分析 利用达到平衡时，发现有$\frac{2}{3}$的CO转化为CO₂，根据化学平衡的三段法计算出平衡时的量，然后计算混合气体中CO₂的体积分数；
若将1mol CO₂、1mol H₂和1mol H₂O（g）充入反应器，增大了氢气的量，将降低CO的转化，此时有小于$\frac{2}{3}$的CO转化为CO₂，据此计算混合气体中CO₂的体积分数；
根据CO的转化率的范围来确定CO₂的体积分数的范围即可判断答案．

解答 解：由到平衡时，发现有$\frac{2}{3}$的CO转化为CO₂，则
    H₂O （g）+CO（g） H₂ （g）+CO₂（g）
开始1         1                  0        0
转化$\frac{2}{3}$        $\frac{2}{3}$                  $\frac{2}{3}$        $\frac{2}{3}$  
平衡$\frac{1}{3}$        $\frac{1}{3}$                 $\frac{2}{3}$          $\frac{2}{3}$  
则CO₂的体积分数为$\frac{\frac{2}{3}}{2}$=$\frac{1}{3}$，
若将1mol CO₂、1mol H₂和1mol H₂O（g）充入反应器，此时有小于$\frac{2}{3}$的CO转化为CO₂，假设还有$\frac{2}{3}$的CO转化为CO₂，则
     H₂O （g）+CO（g） H₂ （g）+CO₂（g）
开始 1         1                1          0
转化$\frac{2}{3}$        $\frac{2}{3}$                  $\frac{2}{3}$        $\frac{2}{3}$  
平衡$\frac{1}{3}$        $\frac{1}{3}$                1+$\frac{2}{3}$          $\frac{2}{3}$  
CO₂的体积分数为$\frac{\frac{2}{3}}{3}$=$\frac{2}{9}$，
即CO的转化率小于$\frac{2}{3}$，所以CO₂的体积分数介于$\frac{2}{9}$--$\frac{1}{3}$之间，$\frac{1}{4}$介于$\frac{2}{9}$--$\frac{1}{3}$之间，故选B．

点评 本题考查学生利用化学平衡的三段法计算，明确转化率及体积分数的计算方法及利用转化率确定CO₂的体积分数的范围是解答本题的关键．