Question

1．在完全满足可逆反应：2H₂O（g）?2H₂（g）+O₂（g），2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）能顺利进行的条件下，将2 mol H₂O（g）和2 mol CO充入2L密闭容器中，使其发生反应．
（1）当上述两个反应达到平衡时，至少要知道两种气体的平衡浓度才能计算出平衡时混合物的组成，但这两种气体不能同时是H₂O（填化学式，下同）和H₂，或CO和CO₂．
（2）在某温度下，上述两个反应达到平衡，若O₂和CO₂的物质的量分别为0.2 mol和1 mol，则此时上述两个反应的平衡常数分别为多少？H₂O（g）的转化率为多少？

Answer 1

分析 （1）两个反应靠O₂联系起来，只要知道O₂和另外任意一种气体的平衡浓度，均可求出混合气体的平衡组成；
（2）二氧化碳浓度为0.5mol/L，则消耗氧气0.25mol，消耗一氧化碳浓度为0.5mol/L，水分解生成氧气总浓度为0.25+0.1=0.35mol/L，根据化学平衡三段式列式计算，
               2H₂O（g）?2H₂（g）+O₂（g），
起始量（mol/L） 1         0        0
变化量（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
变化量 （mol/L）  0.5     0.25      0.5
平衡量（mol/L）   0.5      0.1      0.5
平衡常数K=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$；
H₂O（g）的转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%．

解答 解：（1）由两个方程式可知，两个反应靠O₂联系起来，只要知道O₂和另外任意一种气体的平衡浓度，均可求出混合气体的平衡组成，当知道H₂O和H₂或CO和CO₂的平衡浓度时，由于两个方程式无法通过O₂建立反应量的关系，所以无法求其混合气体的平衡组成，因而不能是这两组，
故答案为：H₂O；H₂；CO；CO₂；
（2）二氧化碳浓度为0.5mol/L，则消耗氧气0.25mol，消耗一氧化碳浓度为0.5mol/L，水分解生成氧气总浓度为0.25+0.1=0.35mol/L，则
               2H₂O（g）?2H₂（g）+O₂（g），
起始量（mol/L） 1         0        0
变化量（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
变化量 （mol/L）  0.5     0.25      0.5
平衡量（mol/L）   0.5      0.1      0.5
平衡常数K=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$；
反应 2H₂O（g）?2H₂（g）+O₂（g）的平衡常数K=$\frac{0.1×0．{7}^{2}}{0．{3}^{2}}$=0.54，
反应2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）的平衡常数K=$\frac{0．{5}^{2}}{0．{5}^{2}×0.1}$=10，
H₂O（g）的转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{0.7mol/L}{1mol/L}$×100%=70%，
答：则此时上述两个反应的平衡常数分别为0.54、10；H₂O（g）的转化率为70%．

点评 本题考查了化学平衡的影响因素分析判断，平衡常数、转化率概念的计算应用，掌握概念实质是解题关键，题目难度中等．