Question

将1 mol I₂(g)和2 mol H₂置于某2 L的密闭容器中，在一定温度下发生反应：I₂(g)+H₂(g)=2HI(g);ΔH＜0,并达到平衡。HI的体积分数φ(HI)随时间的变化如图1-2-9曲线(Ⅱ)所示：

图1-2-9

(1)达到平衡时，I₂(g)的物质的量浓度为___________mol·L^-1。

(2)若改变反应条件，在甲条件下φ(HI)的变化如图中曲线(Ⅰ)所示，在乙条件下φ(HI)的变化如图中曲线(Ⅲ)所示，则甲条件可能是___________，乙条件可能是___________ (填入下列条件的序号)。

①恒容条件下，升高温度

②恒容条件下降低温度

③恒温条件下，缩小反应容器的体积

④恒温条件下，扩大反应容器的体积

⑤恒温、恒容条件下，加入适当催化剂

(3)若保持温度不变，在另一相同的2 L密闭容器中加a mol I₂(g),b mol H₂和c mol HI(a,b,c均大于0)，发生反应达到平衡时，HI的体积分数仍为0.60,则a,b,c的关系是___________。

Answer 1

解析:(1)起始时c(I₂)=0.5 mol·L^-1,c(H₂)=1 mol·L^-1,c(HI)=0 mol·L^-1,I₂(g)+H₂(g)=2HI(g)是体积不变的反应，由图像知平衡时c(HI)=1.5 mol·L^-1×0.6=0.9 mol·L^-1

依据反应式有如下关系：

               I₂(g)    +    H₂(g)   =   2HI(g)

起始  0.5 mol·L^-1  1 mol·L^-1   0 mol·L^-1

平稀  0.05 mol·L^-1 0.55 mol·L^-1 0.9 mol·L^-1

(2)该反应是气体积体不变的反应，恒温条件下，缩小反应容器的体积，浓度增大，平衡不移动，反应速率加快；恒温、恒容条件下，加入催化剂平衡不移动，反应速率加快，故甲条件可能是③⑤。恒温条件下，扩大反应容器的体积，浓度减小，反应速率减慢，故乙条件可能是④。

(3)若保持温度不变，在2 L密闭容器中加入a mol I₂(g)、b mol H₂和c mol HI，平衡时HI的体积分数仍为0.60,则现平衡与原平衡等效，对体积不变的可逆反应来说，若要与原平衡等效，则只要起始时充入的反应物的物质的量之比与原平衡相同即可。

              I₂(g)  +    H₂(g)  =  2 HI(g)

原平衡(始)1 mol      2 mol      0 mol

现平衡(始)a mol      b mol      c mol

等效于 mol   mol 0 mol

故