Question

將1 mol I₂(g)和2 mol H₂(g)置于某2 L密閉容器中，在一定溫度下發生反應：I₂(g)+H₂(g)2HI(g)；ΔH＜0，并達到平衡。HI的體積分數Φ(HI)隨時間變化如下圖曲線(Ⅱ)所示：

(1)達平衡時，I₂(g)的物質的量濃度為______________mol·L^-1。

(2)若改變反應條件，在某條件下Φ(HI)的變化如曲線(Ⅰ)所示，則該條件可能是_________________(填入下列條件的序號)。

①恒容條件下，升高溫度

②恒容條件下，降低溫度

③恒溫條件下，縮小反應容器體積

④恒溫條件下，擴大反應容器體積

⑤恒溫、恒容條件下，加入適當催化劑

(3)若保持溫度不變，在另一相同的2 L密閉容器中加入a mol  I₂(g)、b mol H₂(g)和c mol HI(g)(a、b、c均大于0)，發生反應達平衡時，HI的體積分數仍為0.60，則a、b、c的關系為______________(用一個含a、b、c的代數式表示)。

(4)室溫時將0.01 mol HI氣體溶于水配成100 ml 溶液，則該溶液中由水電離產生的氫離子的物質的量濃度為____________mol·L^-1；若降低溫度該溶液的pH將____________(填增大、減小或不變)。

Answer 1

(1)0.05 (2)③⑤ (3)2b-4a=c (4)1×10^-13 不變

解析：(1)平衡時，HI的體積分數為0.60，而平衡前后的總體積不變，即為3 mol，n(HI)=0.6×3 mol=1.8 mol，通過三段式計算：

         I₂(g)+H₂(g)2HI(g)

起始：1        2                   0

轉化：0.9   0.9                1.8

平衡：0.1   1.1                1.8

達平衡時，I₂(g)的物質的量濃度為mol·L^-1=0.05 mol·L^-1；

(2)從圖中可知，平衡狀態沒有改變，只是反應速率增大，改變溫度時平衡狀態一定改變，①和②不行，該反應的氣體的計量數不變，所以增大壓強，反應速率增大，平衡不移動，此外加入催化劑也符合題意；(3)因為氣體的計量數不變，所以是等溫等壓條件下的等效平衡問題。利用極限轉化思想，將HI的量轉化，得到(a+2/c)∶(b+2/c)=1∶2，得2b-4a=c；(4)將0.01 mol HI氣體溶于水配成100 mL溶液，此時c(H⁺)=0.1 mol·L^-1，則由水電離出的氫離子的物質的量濃度為mol·L^-1=1×10^-13 mol·L^-1，降低溫度時，K_W減小，但是氫離子的物質的量濃度仍然為0.1 mol·L^-1，pH將不變。