Question

10．將1molCO和1molH₂O充入容器中，在催化劑存在下發生反應H₂O （g）+CO（g）?H₂ （g）+CO₂（g）達到平衡時，發現有50%的CO轉化為CO₂．在其他條件不變的情況下，若將1molCO和3molH₂O充入反應器中，則反應達平衡后，求：
（1）達平衡后CO的轉化率
（2）混合氣體中CO₂體積分數．

Answer 1

分析 達到平衡時，發現有50%的CO轉化為CO₂，則轉化的CO為1mol×50%=0.5mol，則
       H₂O （g）+CO（g）?H₂ （g）+CO₂（g）
開始  1                 1             0              0
轉化 0.5               0.5          0.5           0.5
平衡 0.5               0.5          0.5           0.5
則K=$\frac{\frac{0.5}{V}×\frac{0.5}{V}}{\frac{0.5}{V}×\frac{0.5}{V}}$=1，
在其他條件不變的情況下，若將1molCO和3molH₂O充入反應器中，設轉化的CO為x，則
       H₂O （g）+CO（g）?H₂ （g）+CO₂（g）
開始 3                 1             0              0
轉化 x                  x             x              x
平衡 3-x              1-x            x              x
則K=$\frac{\frac{x}{V}×\frac{x}{V}}{\frac{（3-x）}{V}×\frac{（1-x）}{V}}$=1，解得x=0.75mol，以此來解答．

解答 解：達到平衡時，發現有50%的CO轉化為CO₂，則轉化的CO為1mol×50%=0.5mol，則
       H₂O （g）+CO（g）?H₂ （g）+CO₂（g）
開始  1                 1             0              0
轉化 0.5               0.5          0.5           0.5
平衡 0.5               0.5          0.5           0.5
則K=$\frac{\frac{0.5}{V}×\frac{0.5}{V}}{\frac{0.5}{V}×\frac{0.5}{V}}$=1，
在其他條件不變的情況下，若將1molCO和3molH₂O充入反應器中，設轉化的CO為x，則
       H₂O （g）+CO（g）?H₂ （g）+CO₂（g）
開始 3                 1             0              0
轉化 x                  x             x              x
平衡 3-x              1-x            x              x
則K=$\frac{\frac{x}{V}×\frac{x}{V}}{\frac{（3-x）}{V}×\frac{（1-x）}{V}}$=1，解得x=0.75mol，
（1）達平衡后CO的轉化率為$\frac{0.75mol}{1mol}$×100%=75%，答：CO的轉化率為75%；
（2）混合氣體中CO₂體積分數為$\frac{0.75mol}{4mol}$×100%=18.75%，答：CO₂體積分數為18.75%．

點評 本題考查化學平衡常數及計算，為高頻考點，把握化學平衡三段法、K與平衡濃度的關系為解答的關鍵，側重分析與計算能力的考查，注意相同條件下K不變，題目難度不大．