Question

【题目】将2 mol H2O和2 mol CO置于1 L容器中，在一定条件下，加热至高温，发生如下可逆反应： 2H2O(g)

2H2+O2，2CO+O22CO2。

（1）当上述系统达到平衡时，欲求其混合气体的平衡组成，则至少还需要知道两种气体的平衡浓度，但这两种气体不能同时是________和________，或________和________。(填它们的分子式)

（2）若平衡时O2和CO2的物质的量分别为：n平(O2)= a mol， n平(CO2)=bmol。试求n平(H2O)=________。(用含a、b的代数式表示)

Answer 1

【答案】（1）H2O H2 CO CO2

（2）(22ab)mol

【解析】（1）根据C、H元素守恒：n平(H2O)+n平(H2)= 2 mol； n平(CO)+n平(CO2)= 2 mol，显然n平(H2O)和n平(H2)或n平(CO)和n平(CO2)，只要知道其中一个，另一个也就确定，同时知道两个是没有意义的。

（2）根据n平(O2)和n平(CO2)求n平(H2O)有以下两种方法：

① 三步法：第一步反应生成的O2的平衡量看做第二步反应的O2的起始量

2H2O(g)2H2+O2

起始量/mol ：2 0 0

变化量/mol：x x 0.5x

平衡量/mol：2x x 0.5x

2CO + O2 2CO2

起始量/mol ：2 0．5x 0

变化量/mol：y 0．5y y

平衡量/mol ：2y 0.5x0.5y y

可得0.5x0.5y=a；y=b

解得：x=2a+b，n平(H2O)= 2x=(22ab)mol。

② 逐步逆推法：因为第二个反应的反应物O2是第一个反应的生成物，所以可以从第二个反应消耗O2的量逆推出第一个反应生成O2的量，进而推出第一个反应消耗的H2O的量。

第二个反应生成b mol CO2，说明第二个反应消耗0.5b mol的O2，所以第一个反应生成(a+0.5b)mol的O2，第一个反应消耗(2a+b)mol H2O，得n平(H2O)=(22ab)mol。