Question

10．将1molCO和1molH₂O充入容器中，在催化剂存在下发生反应H₂O （g）+CO（g）?H₂ （g）+CO₂（g）达到平衡时，发现有50%的CO转化为CO₂．在其他条件不变的情况下，若将1molCO和3molH₂O充入反应器中，则反应达平衡后，求：
（1）达平衡后CO的转化率
（2）混合气体中CO₂体积分数．

Answer 1

分析 达到平衡时，发现有50%的CO转化为CO₂，则转化的CO为1mol×50%=0.5mol，则
       H₂O （g）+CO（g）?H₂ （g）+CO₂（g）
开始  1                 1             0              0
转化 0.5               0.5          0.5           0.5
平衡 0.5               0.5          0.5           0.5
则K=$\frac{\frac{0.5}{V}×\frac{0.5}{V}}{\frac{0.5}{V}×\frac{0.5}{V}}$=1，
在其他条件不变的情况下，若将1molCO和3molH₂O充入反应器中，设转化的CO为x，则
       H₂O （g）+CO（g）?H₂ （g）+CO₂（g）
开始 3                 1             0              0
转化 x                  x             x              x
平衡 3-x              1-x            x              x
则K=$\frac{\frac{x}{V}×\frac{x}{V}}{\frac{（3-x）}{V}×\frac{（1-x）}{V}}$=1，解得x=0.75mol，以此来解答．

解答 解：达到平衡时，发现有50%的CO转化为CO₂，则转化的CO为1mol×50%=0.5mol，则
       H₂O （g）+CO（g）?H₂ （g）+CO₂（g）
开始  1                 1             0              0
转化 0.5               0.5          0.5           0.5
平衡 0.5               0.5          0.5           0.5
则K=$\frac{\frac{0.5}{V}×\frac{0.5}{V}}{\frac{0.5}{V}×\frac{0.5}{V}}$=1，
在其他条件不变的情况下，若将1molCO和3molH₂O充入反应器中，设转化的CO为x，则
       H₂O （g）+CO（g）?H₂ （g）+CO₂（g）
开始 3                 1             0              0
转化 x                  x             x              x
平衡 3-x              1-x            x              x
则K=$\frac{\frac{x}{V}×\frac{x}{V}}{\frac{（3-x）}{V}×\frac{（1-x）}{V}}$=1，解得x=0.75mol，
（1）达平衡后CO的转化率为$\frac{0.75mol}{1mol}$×100%=75%，答：CO的转化率为75%；
（2）混合气体中CO₂体积分数为$\frac{0.75mol}{4mol}$×100%=18.75%，答：CO₂体积分数为18.75%．

点评 本题考查化学平衡常数及计算，为高频考点，把握化学平衡三段法、K与平衡浓度的关系为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，注意相同条件下K不变，题目难度不大．