Question

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（g）+O₂(g)   2CO(g)+O₂(g)2CO₂(g)

（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___________________。（填它们的化学式）

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

Answer 1

（1）H₂  H₂O  CO  CO₂

（2）2-2a-b

解析：（1）结合数学知识考虑，n(H₂O)-n(H₂)或n(CO)-n(CO₂)，这两个量并不是独立变化的，用它们列式无法求算平衡时各物质的组成。

（2）反应前气体中n(O)=4 mol，根据平衡前后各原子的物质的量守恒，有：

n_平（CO)+n_平（CO₂)=2(碳原子守恒）

n_平（H₂O）+n_平（H₂）=2（氢原子守恒）

n_平（H₂O)+2n_平（O₂）+n_平（CO）+2n_平（CO₂）=4（氧原子守恒）

根据n_平（O₂）=a mol，n_平（CO₂）=b mol，代入求得：

n_平（H₂O）=2-2a-b。