Question

10．已知反应：H₂（g）+I₂（g）?2HI（g）△H=-11kJ/mol，在443℃时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x（HI）与反应时间t的关系如下表．（已知：正反应速率为v_正=k_正•x（H₂）•x（I₂），逆反应速率为v_逆=k_逆•x²（HI），其中k_正、k_逆为速率常数），下列不正确的是（　　）

	t/min							平衡时的热量变化
		0	20	40	60	80	120
第一组	X（HI）	0	0.60	0.73	0.773	0.780	0.784	放出Q1kJ
第二组	X（HI）	1	0.91	0.85	0.815	0.795	0.784	吸收Q2kJ

• A． Q₁+Q₂=11a（a＞0）
• B． k_正=K•k_逆（K为已知反应的平衡常数，下同）
• C． K=$\frac{0.21{6}^{2}}{0.10{8}^{2}}$
• D． 相同温度下，在第二组平衡后的混合气体中再加入2molHI，重新达到平衡后，HI的转化率为21.6%

Answer 1

分析 A．第一组假设开始时加入amol氢气、amol碘，反应达到平衡时HI的物质的量分数为0.784，反应前后气体总物质的量不变，所以反应达到平衡状态时n（HI）=0.784amol×2=1.568amol，生成2molHI放出11kJ热量，则生成1.568amol放出热量Q1=$\frac{1.586amol}{2mol}×11kJ$=（0.784a×11）kJ；
第二组假设开始时加入2amolHI，达到平衡状态时n（HI）=0.784×2amol=1.568amol，则参加反应的n（HI）=2amol（1-0.784）=2amol×0.216，放出的热量Q2=$\frac{0.216×2amol}{2mol}×11kJ/mol$=（0.216a×11）kJ；
B．反应达到平衡状态时正逆反应速率相等，k_正•x（H₂）•x（I₂）=v_正=v_逆=k_逆•x²（HI），
则k_正=k_逆$\frac{{x}^{2}（HI）}{x（{H}_{2}）．x（{I}_{2}）}$；
C．根据表中数据知，反应达到平衡状态时，HI的物质的量分数是0.784，碘和氢气的物质的量分数相等为0.108，其化学平衡常数K=$\frac{x（{H}_{2}）．x（{I}_{2}）}{{x}^{2}（HI）}$；
D．相同温度下，在第二组平衡后的混合气体中再加入2molHI，相当于增大压强，平衡不移动，HI转化率不变．

解答 解：A．第一组假设开始时加入amol氢气、amol碘，反应达到平衡时HI的物质的量分数为0.784，反应前后气体总物质的量不变，所以反应达到平衡状态时n（HI）=0.784amol×2=1.568amol，生成2molHI放出11kJ热量，则生成1.568amol放出热量Q1=$\frac{1.586amol}{2mol}×11kJ$=（0.784a×11）kJ；
第二组假设开始时加入2amolHI，达到平衡状态时n（HI）=0.784×2amol=1.568amol，则参加反应的n（HI）=2amol（1-0.784）=2amol×0.216，放出的热量Q2=$\frac{0.216×2amol}{2mol}×11kJ/mol$=（0.216a×11）kJ，Q1+Q2=（0.784a×11）kJ+（0.216a×11）kJ=11akJ，故A正确；
B．反应达到平衡状态时正逆反应速率相等，k_正•x（H₂）•x（I₂）=v_正=v_逆=k_逆•x²（HI），
则k_正=k_逆$\frac{{x}^{2}（HI）}{x（{H}_{2}）．x（{I}_{2}）}$=K•k_逆（K为已知反应的平衡常数，下同），故B正确；
C．根据表中数据知，反应达到平衡状态时，HI的物质的量分数是0.784，碘和氢气的物质的量分数相等为0.108，其化学平衡常数K=$\frac{x（{H}_{2}）．x（{I}_{2}）}{{x}^{2}（HI）}$=$\frac{0.10{8}^{2}}{0.78{4}^{2}}$，故C错误；
D．相同温度下，在第二组平衡后的混合气体中再加入2molHI，相当于增大压强，平衡不移动，HI转化率不变，HI转化率=1-0.784=0.216=21.6%，故D正确；
故选C．

点评 本题考查化学平衡计算，侧重考查学生分析计算能力，明确化学平衡常数表达式、压强对化学平衡移动影响是解本题关键，注意该反应前后气体物质的量之和不变，压强不影响平衡移动，易错选项是C．