Question

1．在完全滿足可逆反應(yīng)：2H₂O（g）?2H₂（g）+O₂（g），2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）能順利進(jìn)行的條件下，將2 mol H₂O（g）和2 mol CO充入2L密閉容器中，使其發(fā)生反應(yīng)．
（1）當(dāng)上述兩個(gè)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，至少要知道兩種氣體的平衡濃度才能計(jì)算出平衡時(shí)混合物的組成，但這兩種氣體不能同時(shí)是H₂O（填化學(xué)式，下同）和H₂，或CO和CO₂．
（2）在某溫度下，上述兩個(gè)反應(yīng)達(dá)到平衡，若O₂和CO₂的物質(zhì)的量分別為0.2 mol和1 mol，則此時(shí)上述兩個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)分別為多少？H₂O（g）的轉(zhuǎn)化率為多少？

Answer 1

分析 （1）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；
（2）二氧化碳濃度為0.5mol/L，則消耗氧氣0.25mol，消耗一氧化碳濃度為0.5mol/L，水分解生成氧氣總濃度為0.25+0.1=0.35mol/L，根據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算，
               2H₂O（g）?2H₂（g）+O₂（g），
起始量（mol/L） 1         0        0
變化量（mol/L） 0.7      0.7       0.35
平衡量（mol/L） 0.3      0.7      0.1
                 2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）
起始量（mol/L）   1       0.35       0
變化量 （mol/L）  0.5     0.25      0.5
平衡量（mol/L）   0.5      0.1      0.5
平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積}$；
H₂O（g）的轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%．

解答 解：（1）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(guò)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；H₂；CO；CO₂；
（2）二氧化碳濃度為0.5mol/L，則消耗氧氣0.25mol，消耗一氧化碳濃度為0.5mol/L，水分解生成氧氣總濃度為0.25+0.1=0.35mol/L，則
               2H₂O（g）?2H₂（g）+O₂（g），
起始量（mol/L） 1         0        0
變化量（mol/L） 0.7      0.7       0.35
平衡量（mol/L） 0.3      0.7     0.1
                 2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）
起始量（mol/L）   1       0.35       0
變化量 （mol/L）  0.5     0.25      0.5
平衡量（mol/L）   0.5      0.1      0.5
平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積}$；
反應(yīng) 2H₂O（g）?2H₂（g）+O₂（g）的平衡常數(shù)K=$\frac{0.1×0．{7}^{2}}{0．{3}^{2}}$=0.54，
反應(yīng)2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）的平衡常數(shù)K=$\frac{0．{5}^{2}}{0．{5}^{2}×0.1}$=10，
H₂O（g）的轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{0.7mol/L}{1mol/L}$×100%=70%，
答：則此時(shí)上述兩個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)分別為0.54、10；H₂O（g）的轉(zhuǎn)化率為70%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡的影響因素分析判斷，平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率概念的計(jì)算應(yīng)用，掌握概念實(shí)質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．