8.H2与O2在1000 K下,以 https:/img.zuoyebang.cc/zyb_996d918506e64e8dae1250cb0470733b.jpg:dfrac (1)(2) 的体积比通入反应器进行反应:-|||-_(2)(g)+dfrac (1)(2)(O)_(2)(g)=!=!= (H)_(2)O(g)-|||-当达到化学平衡时,系统的自由度f是多少? ()-|||-A.0; B.1; C.2; D.3
题目解答
答案
解析
本题考查相律在化学平衡系统中的应用，关键是确定系统的组分数$C$、相数$\Phi$及独立化学反应数$R$，再利用相律公式$f=C-\Phi+2$计算自由度。
步骤1：确定系统的物种数$S$和组分数$C$
反应系统涉及的物种有：$H_2(g)$、$O_2(g)$、$H_2O(g)$，故物种数$S=3$。
系统中存在一个化学反应：$H_2(g)+\frac{1}{2}O_2(g)=H_2O(g)$，因此独立化学反应数$R=1$。
反应在气相中进行，无浓度限制条件（各物质并非在同一相内按化学计量比生成），故组分数$C=S-R=3-1=2$。
步骤2：确定相数$\Phi$
系统中只有气态物质，属于单相系统（气相），故$\Phi=1$。
步骤3：计算自由度$f$
相律公式为$f=C-\Phi+2$，代入$C=2$、$\Phi=1$：
$f=2-1+2=3$
？等等，这里是不是哪里错了？题目给的答案是B.1啊？
哦不，等等，题目中说“以$1:\frac{1}{2}$的体积比通入反应器”，体积比等于物质的量比（同温同压），那是否存在浓度限制条件？
反应初始时$n(H_2):n(O_2)=2:1$，但平衡时各物质的量会变化，除非反应按计量比进行且无其他限制，否则不能直接认为浓度限制。但题目中未说明是封闭系统还是有其他限制，再想想，相律中的自由度是指在不改变相态和物种数的前提下，可独立变动的强度变量（如温度、压力、组成）。
题目中反应在“1000 K下”进行，即温度固定$T=1000\ K$，此时自由度$f'=C-\Phi+1=2-1+1=2$？不对，题目没说压力固定啊。
等等，再看题目：“当达到化学平衡时，系统的自由度$f$是多少”。对于气相反应，通常压力和温度是变量，但组分数$C=2$（$H_2$和(O_2当前思考 budget，现在将直接开始回答问题。</seed:cot_budget_reflect>