Question

某温度下，容积同为2L的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下
（已知某温度下2HI（g） H₂（g）+I₂（g）△H=+A kJ?mol^-1K=4.0）

容器	甲	乙	丙
反应物投入量	2mol HI	1mol H2+1mol I2	2mol HI+1mol H2+1mol I2
HI的浓度（mol?L-1）	c1	c2	c3
反应的能量变化	吸收akJ	放热bkJ	吸收ckJ
体系压强（Pa）	p1	p2	p3
反应物转化率	α1	α2	α3

（1）根据上表回答问题
①c₁、c₃的关系式为

 

②a、b的关系式为

 

③p₂、p₃的关系式为

 

④α₁与α₂的关系式为

 

（2）甲容器中：该反应的平衡常数表达式为

 

．
（3）乙容器中：反应在开始2分钟后达平衡状态，则该反应在这2分钟的平均反应速率为

 

mol?L^-1?min^-1（用含有c₂的代数式表示）
（4）丙容器中：反应开始时进行的方向是

 

（填“向左”、“向右”或“不动”）
（5）乙容器中：当反应达到平衡状态后，向容器中再充入1mol H₂，则1分钟后，正反应速率与原平衡时相比

 

填“增大”、“不变”或“减小”）

Answer 1

考点：化学平衡的计算,化学平衡的影响因素,等效平衡

专题：化学平衡专题

分析：（1）2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）该反应中反应前后气体体积不变，则压强不影响平衡，甲、乙、丙都互为等效平衡，达到平衡时各组分的含量、反应物转化率一定相等，其中甲与乙为完全等效平衡，各组分的浓度、百分含量完全相同，而丙中达到平衡时各组分的浓度为甲和乙的2倍，据此判断c₁与c₃、p₂与p₃、α₁与α₂、a与b关系；
（2）根据平衡常数的概念并结合该反应方程式写出该反应的平衡常数表达式；
（3）根据反应速率的表达式v=

△c

△t

表示出用c₂表示的反应速率；
（4）根据该反应为吸热反应，而丙中达到平衡时吸收热量进行判断移动方向；
（5）加入1mol氢气后，逆反应速率增大，正反应速率瞬间不变，然后逆反应速率逐渐增大，达到新的平衡时正逆反应速率与原平衡相比都增大．

解答： 解：（1）2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）该反应中反应前后气体体积不变，则压强不影响平衡，甲、乙、丙都互为等效平衡，达到平衡时各组分的含量、反应物转化率一定相等，其中甲与乙为完全等效平衡，各组分的浓度、百分含量完全相同，而丙中达到平衡时各组分的浓度为甲和乙的2倍，
①甲和丙互为等效平衡，由于丙中相当于加入了4mol碘化氢，则达到平衡时c₁、c₃的关系式为：2c₁=c₃，故答案为：2c₁=c₃；
②甲和乙为从两个方向进行的完全等效平衡，则达到平衡时a、b的关系式为：a+b=A，故答案为：a+b=A；
③甲和乙为完全等效平衡，则丙的初始反应物的物质的量相当于乙的2倍，则达到平衡时p₂、p₃的关系式为：2p₂=p₃，故答案为：2p₂=p₃；
④甲和乙为从两个方向进行的完全等效平衡，则甲中转化率与乙中转化率之和一定为1，即α₁与α₂的关系式为：α₁+α₂=1，故答案为：α₁+α₂=1；
（2）反应2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）的平衡常数表达式为：K=

c(H2)?c(I2)

c2(HI)

，故答案为：

c(H2)?c(I2)

c2(HI)

；
（3）乙容器中达到平衡时碘化氢的浓度为c₂mol/L，则该反应在这2分钟的平均反应速率为：v=

△c

△t

=

c2

2

mol?L^-1?min^-1，故答案为：

c2

2

mol?L^-1?min^-1；
（4）丙中达到平衡时吸收ckJ，反应2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）△H=+A kJ?mol^-1为吸热反应，所以开始时丙向右移动，故答案为：向右；
（5）加入1mol氢气后，反应2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）的正反应速率瞬间不变，而逆反应速率立刻增大，然后正反应速率逐渐增大，逆反应速率逐渐减小，当达到新的平衡时，正逆反应速率比原先速率都增大了，故答案为：增大．

点评：本题考查了化学平衡的计算、化学平衡的影响、化学反应速率的计算、等效平衡的判断等知识，题目难度中等，试题涉及的题量较大，内容较多，综合性较强，充分考查了学生对所学知识的掌握情况．