Question

1．在恒容密閉容器中充入等物質的量的碘蒸氣和氫氣，在一定條件下發生反應：H₂（g）+I₂?2HI（g）△H═-14.9kJ•mol^-1，有關數據如圖1所示請回答下列問題：

（1）若在該容器中充入1mol I₂（g）和1 mol H₂（g），達到平衡時放出的熱量＜14.9kJ（填“大于”、“小于”或“等于”）．
（2）16min時反應達到平衡，則反應開始至達到平衡時的反應速率v（H₂）為0.05mol/（L．min）．
（3）上述反應達到平衡時，I₂的轉化率為40%．
（4）上述平衡常數K=1.78．如果改變某條件使平衡常數增大，則改變的條件是降溫．
（5）在上述平衡體系中，再充入等物質的量的H₂（g）和I₂（g），其他條件不變時再次達到平衡，碘蒸氣的轉化率將不變（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（6）碘單質可以用于提純某些難熔金屬．金屬用M表示，有關反應如下：M（s）+I₂（g）?MI₂（g）△H＜0．粗金屬M中含有不參與反應且難揮發的雜質，采取如圖2裝置提純：
該反應的平衡常數表達式為$\frac{c（M{I}_{2}）}{c（{I}_{2}）}$．該裝置用于提純金屬M的原理是M與碘單質在低溫區反應后，在高溫區平衡左移又分解生成M．

Answer 1

分析 （1）反應是可逆反應不能進行徹底分析；
（2）16min時反應達到平衡，圖象分析計算HI表示的反應速率=$\frac{△c}{△t}$，反應速率之比等于化學方程式計量數之比計算氫氣的反應速率；
（3）分析圖象讀取碘單質的起始濃度和消耗濃度，結合轉化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%計算；
（4）由圖象讀取起始量和平衡量，結合化學平衡三段式列式計算平衡濃度，平衡常數K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應物平衡濃度冪次方乘積}$，平衡常數隨溫度變化，改變某條件使平衡常數增大只能改變反應的溫度；
（5）反應前后氣體體積不變，再充入等物質的量的H₂（g）和I₂（g），平衡不變，轉化率不變；
（6）應用題給信息中的化學平衡，結合平衡的理論和知識進行分析判斷，M（s）+I₂（g）?MI₂（g）是化學平衡，M是難揮發的物固體質，結合圖示中M的位置可知，提純是把M和碘單質在低溫下反應生成氣體MI₂（g），所以該反應正反應是放熱反應，當氣體擴散到高溫區，平衡左移生成M和I₂（g），使M得到提純．

解答 解：（1）在一定條件下發生反應：H₂（g）+I₂?2HI（g）△H═-14.9kJ•mol^-1，反應是可逆反應不能進行徹底，若在該容器中充入1mol I₂（g）和1 mol H₂（g），達到平衡時放出的熱量小于14.9kJ；
故答案為：小于；
（2）16min時反應達到平衡，圖象分析計算HI表示的反應速率V（HI）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{1.6mol/L}{16min}$=0.1mol/L•min，反應速率之比等于化學方程式計量數之比計算氫氣的反應速率，V（H₂）=$\frac{1}{2}$V（HI）=$\frac{1}{2}$×0.1mol/L•min=0.05mol/（L．min）；
故答案為：0.05mol/（L．min）；
（3）圖象分析可知，碘單質起始濃度c（I₂）=2.0mol/L，平衡濃度c（I₂）=1.2mol/L，消耗濃度=2.0mol/L-1.2mol/L=0.8mol/L，則碘單質的轉化率=$\frac{0.8mol/L}{2mol/L}$×100%=40%，
故答案為：40%；
（4）充入等物質的量的碘蒸氣和氫氣，圖象分析可知，碘單質起始濃度c（I₂）=2.0mol/L，平衡濃度c（I₂）=1.2mol/L，c（HI）=1.6mol/L
                 H₂（g）+I₂?2HI（g）
起始量（mol/L）   2       2     0
變化量（mol/L）  0.8     0.8    1.6
平衡量（mol/L）  1.2     1.2    1.6
平衡常數K=$\frac{1．{6}^{2}}{1.2×1.2}$=1.78
H₂（g）+I₂?2HI（g）△H═-14.9kJ•mol^-1，反應是放熱反應，平衡常數隨溫度變化，降低溫度平衡正向進行，平衡常數增大；
故答案為：1.78；降溫；
（5）在上述平衡體系中，再充入等物質的量的H₂（g）和I₂（g），反應是氣體體積不變的反應，其他條件不變時再次達到平衡，和原來的平衡狀態相同，所以碘蒸氣的轉化率不變；
故答案為：不變；
（6）M（s）+I₂（g）?MI₂（g），反應的平衡常數K=$\frac{c（M{I}_{2}）}{c（{I}_{2}）}$，該裝置用于提純金屬M的原理是M與碘單質在低溫區反應后，在高溫區平衡左移又分解生成M；
故答案為：$\frac{c（M{I}_{2}）}{c（{I}_{2}）}$；M與碘單質在低溫區反應后，在高溫區平衡左移又分解生成M．

點評 本題考查了化學平衡的影響因素分析應用，反應速率、平衡常數的計算，圖象分析和平衡移動原理的應用是關鍵，題目難度中等．