Question

6．可逆反应C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）达到平衡时，测得气体的总质量为m g，混合气体的物质的量n mol．当改变某一条件使平衡向左移动达到新的平衡时，混合气体物质的量的变化值△n=x，且m＞12x，n＞x．
（1）达到新的平衡时，混合气体的平均相对分子质量为$\frac{m-12x}{n-x}$；
（2）达到新的平衡时，混合气体的平均相对分子质量的变化值△M=$\frac{x（m-12n）}{n（n-x）}$；
（3）若混合气体的平均相对分子质量呈下列变化趋势，请确定m和n的关系；
①若混合气体的平均相对分子质量增大，则有m＞12n；
②若混合气体的平均相对分子质量不变，则有m=12n；
③若混合气体的平均相对分子质量减小，则有m＜12n．

Answer 1

分析 可逆反应C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）达到平衡时，测得气体的总质量为m g，混合气体的物质的量n mol混合气体平均摩尔质量=$\frac{m}{n}$mol/L，当改变某一条件使平衡向左移动达到新的平衡时，混合气体物质的量的变化值△n=x，且m＞12x，n＞x，平衡逆向进行，气体物质的量减小为生成水的物质的量，蒸馏减小为生成碳的质量，
（1）C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△n
     12     1                      1
     12x    x                      x
达到新的平衡时，混合气体的平均相对分子质量$\overline{M}$=$\frac{mg-12xg}{（n-x）mol}$
（2）达到新的平衡时，m＞12x，n＞x，混合气体的平均相对分子质量的变化值△M=$\overline{M}$-$\frac{m}{n}$计算；
（3）①若混合气体的平均相对分子质量增大$\frac{mg-12xg}{（n-x）mol}$＞$\frac{m}{n}$；
②若混合气体的平均相对分子质量不变$\frac{mg-12xg}{（n-x）mol}$=$\frac{m}{n}$；
③若混合气体的平均相对分子质量减小$\frac{mg-12xg}{（n-x）mol}$＜$\frac{m}{n}$．

解答 解：可逆反应C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）达到平衡时，测得气体的总质量为m g，混合气体的物质的量n mol混合气体平均摩尔质量=$\frac{m}{n}$mol/L，当改变某一条件使平衡向左移动达到新的平衡时，混合气体物质的量的变化值△n=x，且m＞12x，n＞x，平衡逆向进行，气体物质的量减小为生成水的物质的量，蒸馏减小为生成碳的质量，
（1）C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△n
    12      1                      1
    12x     x                      x
达到新的平衡时，混合气体的平均相对分子质量$\overline{M}$=$\frac{mg-12xg}{（n-x）mol}$=$\frac{m-12x}{n-x}$，
故答案为：$\frac{m-12x}{n-x}$；
（2）达到新的平衡时，m＞12x，n＞x，混合气体的平均相对分子质量的变化值△M=$\overline{M}$-$\frac{m}{n}$=$\frac{m-12x}{n-x}$-$\frac{m}{n}$=$\frac{x（m-12n）}{n（n-x）}$，
故答案为：$\frac{x（m-12n）}{n（n-x）}$；
（3）①若混合气体的平均相对分子质量增大$\frac{mg-12xg}{（n-x）mol}$＞$\frac{m}{n}$，得到m＞12n，
故答案为：m＞12n；
②若混合气体的平均相对分子质量不变$\frac{mg-12xg}{（n-x）mol}$=$\frac{m}{n}$，m=12n，
故答案为：m=12n；
③若混合气体的平均相对分子质量减小，$\frac{mg-12xg}{（n-x）mol}$＜$\frac{m}{n}$，m＜12n，
故答案为：m＜12n．

点评 本题考查了化学平衡气体平均摩尔质量的计算分析判断，注意反应中碳为固体，平衡发生移动，气体质量和物质的量都发生变化，掌握基础是解答关键，题目难度中等．