Question

15．將2mol H₂O與2mol CO置于1L容器中，在一定條件下，加熱至高溫，發(fā)生如下可逆反應(yīng)：2H₂O（g）?2H₂+O₂，2CO+O₂?2CO₂．
（1）容器內(nèi)氣體密度不發(fā)生變化時(shí)，能不能說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)？為什么不能，反應(yīng)過程中，容器體積不變，氣體質(zhì)量不變，密度也就不發(fā)生變化，無(wú)論平衡還是不平衡，氣體密度始終不變．
（2）當(dāng)上述系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，欲求其混合氣體的平衡組成，則至少還需要知道兩種氣體的平衡濃度，但這兩種氣體不能同時(shí)是什么？（寫出它們的分子式）H₂O（g）和H₂或CO和CO₂．
（3）若平衡時(shí)O₂和CO₂的物質(zhì)的量分別為n_平（O₂）=a mol，n_平（CO₂）=b mol．試求n_平（H₂O）（用含a、b的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)前后都是氣體，氣體的總質(zhì)量不變，且反應(yīng)過程中，容器體積不變，則密度為定值；
（2）兩個(gè)反應(yīng)靠O₂聯(lián)系起來(lái)，只要知道O₂和另外任意一種氣體的平衡濃度，均可求出混合氣體的平衡組成；
（3）根據(jù)方程式結(jié)合質(zhì)量守恒計(jì)算．

解答 解：（1）反應(yīng)2H₂O（g）?2H₂+O₂、2CO+O₂?2CO₂中，反應(yīng)前后都是氣體，氣體的總質(zhì)量不變，且反應(yīng)過程中，容器體積不變，則密度也就不發(fā)生變化，無(wú)論平衡還是不平衡，氣體密度始終不變，不能根據(jù)密度判斷平衡狀態(tài)，
故答案為：不能，反應(yīng)過程中，容器體積不變，氣體質(zhì)量不變，密度也就不發(fā)生變化，無(wú)論平衡還是不平衡，氣體密度始終不變；
（2）由兩個(gè)方程式可知，兩個(gè)反應(yīng)靠O₂聯(lián)系起來(lái)，只要知道O₂和另外任意一種氣體的平衡濃度，均可求出混合氣體的平衡組成，當(dāng)知道H₂O和H₂或CO和CO₂的平衡濃度時(shí)，由于兩個(gè)方程式無(wú)法通過O₂建立反應(yīng)量的關(guān)系，所以無(wú)法求其混合氣體的平衡組成，因而不能是這兩組，
故答案為：H₂O（g）和H₂或CO和CO₂；
（3）因n（CO₂）_平=bmol，由方程式 2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）可知平衡時(shí)反應(yīng)的O₂為$\frac{2}$mol，
則反應(yīng)2H₂O（g）?2H₂（g）+O₂（g）中生成O₂的物質(zhì)的量為（a+$\frac{2}$）mol，
消耗的水為2×（a+$\frac{2}$）mol=（2a+b）mol，
所以n（H₂O）_平=2mol-（2a+b）mol=（2-2a-b）mol，
答：平衡時(shí)水的物質(zhì)的量為（2-2a-b）mol．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算，題目難度中等，注意（2）題難度較大，為易錯(cuò)點(diǎn)，注意分析兩個(gè)方程式的特點(diǎn)，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計(jì)算能力．