Question

【題目】將2 mol H2O和2 mol CO置于1 L容器中，在一定條件下，加熱至高溫，發生如下可逆反應： 2H2O(g)

2H2+O2，2CO+O22CO2。

（1）當上述系統達到平衡時，欲求其混合氣體的平衡組成，則至少還需要知道兩種氣體的平衡濃度，但這兩種氣體不能同時是________和________，或________和________。(填它們的分子式)

（2）若平衡時O2和CO2的物質的量分別為：n平(O2)= a mol， n平(CO2)=bmol。試求n平(H2O)=________。(用含a、b的代數式表示)

Answer 1

【答案】（1）H2O H2 CO CO2

（2）(22ab)mol

【解析】（1）根據C、H元素守恒：n平(H2O)+n平(H2)= 2 mol； n平(CO)+n平(CO2)= 2 mol，顯然n平(H2O)和n平(H2)或n平(CO)和n平(CO2)，只要知道其中一個，另一個也就確定，同時知道兩個是沒有意義的。

（2）根據n平(O2)和n平(CO2)求n平(H2O)有以下兩種方法：

① 三步法：第一步反應生成的O2的平衡量看做第二步反應的O2的起始量

2H2O(g)2H2+O2

起始量/mol ：2 0 0

變化量/mol：x x 0.5x

平衡量/mol：2x x 0.5x

2CO + O2 2CO2

起始量/mol ：2 0．5x 0

變化量/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：因為第二個反應的反應物O2是第一個反應的生成物，所以可以從第二個反應消耗O2的量逆推出第一個反應生成O2的量，進而推出第一個反應消耗的H2O的量。

第二個反應生成b mol CO2，說明第二個反應消耗0.5b mol的O2，所以第一個反應生成(a+0.5b)mol的O2，第一個反應消耗(2a+b)mol H2O，得n平(H2O)=(22ab)mol。