Question

17．某溫度下，容積同為2L的3個密閉容器中，按不同方式投入反應(yīng)物，保持恒溫、恒容，測得反應(yīng)達(dá)到平衡時的有關(guān)數(shù)據(jù)如下
（已知某溫度下2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）△H=+AkJ•mol^-1  K=4.0）

容器	甲	乙	丙
反應(yīng)物投入量	2 mol HI	1mol H2+1mol I2	2mol HI+1mol H2+1mol I2
HI的濃度	c1	c2	c3
反應(yīng)的能量變化	吸收akJ	放出bkJ	吸收ckJ
體系壓強(qiáng)（Pa）	p1	p2	p3
反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率	a1	a2	a3

（1）根據(jù)上表回答問題
①c₁、c₃的關(guān)系式為2c₁=c₃
②a、b的關(guān)系式為a+b=A
③p₂、p₃的關(guān)系式為2p₂=p₃
④a₁與a₂的關(guān)系式為α₁+α₂=1
（2）甲容器中：該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{c（{H}_{2}）•c（{I}_{2}）}{{c}^{2}（HI）}$．
（3）乙容器中：反應(yīng)在開始2分鐘后達(dá)平衡狀態(tài)，則該反應(yīng)在這2分鐘內(nèi)用HI表示的平均反應(yīng)速率為0.1mol•L^-1•min^-1
（4）丙容器中：反應(yīng)開始時V_正大于V_逆（填“小于”、“等于”或“大于”）

Answer 1

分析 1）2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）該反應(yīng)中反應(yīng)前后氣體體積不變，則壓強(qiáng)不影響平衡，甲、乙、丙都互為等效平衡，達(dá)到平衡時各組分的含量、反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率一定相等，其中甲與乙為完全等效平衡，各組分的濃度、百分含量完全相同，而丙中達(dá)到平衡時各組分的濃度為甲和乙的2倍，據(jù)此判斷c₁與c₃、p₂與p₃、α₁與α₂、a與b關(guān)系；
（2）根據(jù)平衡常數(shù)的概念并結(jié)合該反應(yīng)方程式寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式；
（3）設(shè)出得到平衡時HI的濃度變化，然后利用三段式及該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)k=4列式計算出HI的濃度變化，然后根據(jù)反應(yīng)速率的表達(dá)式v=$\frac{△c}{△t}$表示出用HJI表示的反應(yīng)速率；
（4）根據(jù)該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，而丙中達(dá)到平衡時吸收熱量進(jìn)行判斷移動方向，再判斷正、逆反應(yīng)速率大�。�

解答 解：（1）2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）該反應(yīng)中反應(yīng)前后氣體體積不變，則壓強(qiáng)不影響平衡，甲、乙、丙都互為等效平衡，達(dá)到平衡時各組分的含量、反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率一定相等，其中甲與乙為完全等效平衡，各組分的濃度、百分含量完全相同，而丙中達(dá)到平衡時各組分的濃度為甲和乙的2倍，
①甲和丙互為等效平衡，由于丙中相當(dāng)于加入了4mol碘化氫，則達(dá)到平衡時c₁、c₃的關(guān)系式為：2c₁=c₃，
故答案為：2c₁=c₃；
②甲和乙為從兩個方向進(jìn)行的完全等效平衡，則達(dá)到平衡時a、b的關(guān)系式為：a+b=A，
故答案為：a+b=A；
③甲和乙為完全等效平衡，則丙的初始反應(yīng)物的物質(zhì)的量相當(dāng)于乙的2倍，則達(dá)到平衡時p₂、p₃的關(guān)系式為：2p₂=p₃，
故答案為：2p₂=p₃；
④甲和乙為從兩個方向進(jìn)行的完全等效平衡，則甲中轉(zhuǎn)化率與乙中轉(zhuǎn)化率之和一定為1，即α₁與α₂的關(guān)系式為：α₁+α₂=1，
故答案為：α₁+α₂=1；
（2）反應(yīng)2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=$\frac{c（{H}_{2}）•c（{I}_{2}）}{{c}^{2}（HI）}$，
故答案為：K=$\frac{c（{H}_{2}）•c（{I}_{2}）}{{c}^{2}（HI）}$；
（3）設(shè)得到平衡狀態(tài)時HI的濃度變化為x，
    2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）
開始  0       0.5    0.5
變化 x        0.5x   0.5x
平衡 x    0.5-0.5x   0.5-0.5x
根據(jù)該溫度下化學(xué)平衡常數(shù)K=4可得：K=$\frac{（0.5-0.5x）×（0.5-0.5x）}{{x}^{2}}$=4，解得：x=0.2mo/L，
則該反應(yīng)在這2分鐘內(nèi)用HI表示的平均反應(yīng)速率為：v（HI）=$\frac{0.2mol/L}{2min}$=0.1mol•L^-1•min^-1，
故答案為：0.1mol•L^-1•min^-1；
（4）丙中達(dá)到平衡時吸收ckJ，反應(yīng)2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）△H=+A kJ•mol^-1為吸熱反應(yīng)，所以開始時丙向右移動，則正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，
故答案為：大于．

點評 本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)的計算，題目難度中等，明確化學(xué)平衡及其影響因素為解答關(guān)鍵，注意掌握三段式在化學(xué)平衡計算中的應(yīng)用方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計算能力．