Question

3．向密閉容器中充入CO和H₂兩種氣體，使之建立平衡：C（s）+H₂O（g）?CO+H₂，達(dá)到平衡后，改變溫度使平衡移動(dòng)，但混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不變，求：
（1）混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為：12g/mol．
（2）初始加入CO和H₂的體積比：5：8．

Answer 1

分析 （1）設(shè)平衡時(shí)混合氣體總質(zhì)量為mg，總的物質(zhì)的量為n mol，改變溫度后假設(shè)平衡正向移動(dòng)到達(dá)新平衡，轉(zhuǎn)化的C為xmol，則新平衡混合氣體總質(zhì)量為（m+12x）g，混合氣體總的物質(zhì)的量變?yōu)椋╪+x）mol，再根據(jù)平均摩爾質(zhì)量不變可得$\frac{m}{n}$=$\frac{m+12x}{n+x}$，整理可得$\frac{m}{n}$；
（2）設(shè)CO、H₂的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)$\overline{M}$=$\frac{{m}_{總}}{{n}_{總}}$列方程整理可得物質(zhì)的量之比，相同條件下體積之比等于物質(zhì)的量之比．

解答 解：（1）設(shè)平衡時(shí)混合氣體總質(zhì)量為mg，總的物質(zhì)的量為n mol，改變溫度后假設(shè)平衡正向移動(dòng)到達(dá)新平衡，轉(zhuǎn)化的C為xmol，則新平衡混合氣體總質(zhì)量為（m+12x）g，混合氣體總的物質(zhì)的量變?yōu)椋╪+x）mol，再根據(jù)平均摩爾質(zhì)量不變可得$\frac{m}{n}$=$\frac{m+12x}{n+x}$，整理可得$\frac{m}{n}$=12，即混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為：12g/mol，
故答案為：12g/mol；
（2）設(shè)CO、H₂的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則：$\frac{28x+2y}{x+y}$=12，整理可得x：y=5：8，相同條件下體積之比等于物質(zhì)的量之比，則初始加入CO和H₂的體積比為5：8，
故答案為：5：8．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算，關(guān)鍵是根據(jù)平衡前后混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不變確定CO、H₂的平均摩爾質(zhì)量等于水的摩爾質(zhì)量，較好的考查學(xué)生分析計(jì)算能力，難度中等．