Question

3．向密闭容器中充入CO和H₂两种气体，使之建立平衡：C（s）+H₂O（g）?CO+H₂，达到平衡后，改变温度使平衡移动，但混合气体的平均摩尔质量不变，求：
（1）混合气体的平均摩尔质量为：12g/mol．
（2）初始加入CO和H₂的体积比：5：8．

Answer 1

分析 （1）设平衡时混合气体总质量为mg，总的物质的量为n mol，改变温度后假设平衡正向移动到达新平衡，转化的C为xmol，则新平衡混合气体总质量为（m+12x）g，混合气体总的物质的量变为（n+x）mol，再根据平均摩尔质量不变可得$\frac{m}{n}$=$\frac{m+12x}{n+x}$，整理可得$\frac{m}{n}$；
（2）设CO、H₂的物质的量分别为xmol、ymol，根据$\overline{M}$=$\frac{{m}_{总}}{{n}_{总}}$列方程整理可得物质的量之比，相同条件下体积之比等于物质的量之比．

解答 解：（1）设平衡时混合气体总质量为mg，总的物质的量为n mol，改变温度后假设平衡正向移动到达新平衡，转化的C为xmol，则新平衡混合气体总质量为（m+12x）g，混合气体总的物质的量变为（n+x）mol，再根据平均摩尔质量不变可得$\frac{m}{n}$=$\frac{m+12x}{n+x}$，整理可得$\frac{m}{n}$=12，即混合气体的平均摩尔质量为：12g/mol，
故答案为：12g/mol；
（2）设CO、H₂的物质的量分别为xmol、ymol，则：$\frac{28x+2y}{x+y}$=12，整理可得x：y=5：8，相同条件下体积之比等于物质的量之比，则初始加入CO和H₂的体积比为5：8，
故答案为：5：8．

点评 本题考查化学平衡的有关计算，关键是根据平衡前后混合气体的平均摩尔质量不变确定CO、H₂的平均摩尔质量等于水的摩尔质量，较好的考查学生分析计算能力，难度中等．