题目
由Fe(s)、FeO(s)、C(s)、CO(g)、(CO)_2((g))五中物质组成一系统,这些物质之间建立了化学平衡,该系统的独立组分数为( )。A. 2B. 3C. 4D. 5
由Fe(s)、FeO(s)、C(s)、CO(g)、$\text{CO}_2(\text{g})$五中物质组成一系统,这些物质之间建立了化学平衡,该系统的独立组分数为( )。
A. 2
B. 3
C. 4
D. 5
题目解答
答案
B. 3
解析
本题考查独立组分数的计算,解题思路是根据独立组分数的定义和计算公式$C = S - R - R'$来进行计算,其中$C$为独立组分数,$S$为物种数,$R$为独立的化学平衡数,$R'$为独立的浓度限制条件数。
- 确定物种数$S$:
题目中明确给出系统由$Fe(s)$、$FeO(s)$、$C(s)$、$CO(g)$、$\text{CO}_2(\text{g})$五种物质组成,所以物种数$S = 5$。 - 确定独立的化学平衡数$R$:
系统中存在以下化学反应:- $FeO(s)+C(s)\rightleftharpoons Fe(s)+CO(g)$
- $2C(s) + O_2(g)\rightleftharpoons 2CO(g)$
- $2CO(g)+O_2(g)\rightleftharpoons 2CO_2(g)$
- $FeO(s)+C(s)\rightleftharpoons Fe(s)+CO_2(g)$
其中独立的化学平衡有$3$个,例如可以选取$FeO(s)+C(s)\rightleftharpoons Fe(s)+CO(g)$、$2C(s) + O_2(g)\rightleftharpoons 2CO(g)$、$2CO(g)+O_2(g)\rightleftharpoons 2CO_2(g)$,所以$R = 3$。
- 确定独立的浓度限制条件数$R'$:
在该系统中,不存在独立的浓度限制条件,即$R' = 0$。 - 计算独立组分数$C$:
将$S = 5$,$R = 3$,$R' = 0$代入公式$C = S - R - R'$,可得$C=5 - 3 - 0=3$。