Question

將1mol I₂（g） 和2mol H₂置于2L密閉容器中，在一定溫度下發生反應：I₂（g）+H₂（g）?2HI（g）；△H＜0，并達平衡．HI的體積分數w（HI）隨時間變化如圖曲線（Ⅱ）所示：
（1）達平衡時，I₂（g）的物質的量濃度為

0.05mol/L

．
（2）若改變反應條件，在甲條件下w（HI）的變化如曲線（Ⅰ） 所示，在乙條件下w（HI）的變化如曲線（Ⅲ） 所示．則甲條件可能是

③⑤

，則乙條件可能是

④

．（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，在另一個相同的2L密閉容器中加入a mol I₂（g）、b mol H₂（g）和c mol HI（a、b、c均大于0），發生反應，達平衡時，HI的體積分數仍為0.6，則a、b、c的關系是

4a+c=2b

．

Answer 1

分析：（1）根據碘化氫的體積發生計算平衡時碘化氫的物質的量，再根據碘化氫和碘之間的關系式計算剩余的碘，c（I₂）=

n(I2)(剩余)

V

；
（2）反應時間縮短，碘化氫的含量不變，說明該條件只改變反應速率不影響平衡，壓強和催化劑對該反應平衡無影響；
（3）運用等效平衡判斷，恒溫恒容，前后氣體體積不變化，按化學計量數轉化到左邊，滿足與原來加入的反應物物質的量比例相等即可．

解答：解：（1）該反應是一個反應前后氣體體積不變的化學反應，所以反應后混合氣體的物質的量是3mol，同一容器中各種氣體的體積分數等其物質的量分數，所以平衡時碘化氫的物質的量=3mol×0.6=1.8mol，則參加反應的n（I₂）=

1

2

n（HI），剩余的n（I₂）=1mol-1.8mol×

1

2

=0.1mol，所以平衡時c（I₂）=

0.1mol

2L

=0.05mol/L，
故答案為：0.05mol/L；
（2）在甲條件下w（HI）的變化如曲線（Ⅰ） 所示，反應時間縮短，碘化氫的含量不變，說明該條件只增大了反應速率不影響平衡，增大壓強和加入催化劑對該反應平衡無影響，但都增大反應速率，縮短反應時間；在乙條件下w（HI）的變化如曲線（Ⅲ） 所示，反應時間變長，碘化氫的含量不變，說明反應速率減小，平衡不移動，所以是減小壓強，即擴大容器體積，故答案為：③⑤；④；
（3）若保持溫度不變，在另一個相同的2L密閉容器中加入a mol I₂（g）、b mol H₂（g）和c mol HI（a、b、c均大于0），發生反應，達平衡時，HI的體積分數仍為0.6，與原來的平衡是等效平衡，恒溫恒容，前后氣體體積不變化，按化學計量數轉化到左邊，滿足與原來加入的反應物物質的量比例相等即可；
  對于反應     I₂（g）+H₂（g）   2HI（g）；
開始（mol）：a        b                c
變化（mol）：

1

2

c     

1

2

c               c
平衡（mol）：a+

1

2

c     b+

1

2

c             0
則（a+

1

2

c ）：（ b+

1

2

c）=1：2，
所以4a+c=2b，
故答案為：4a+c=2b．

點評：本題考查外界條件對化學平衡的影響，等效平衡等知識點，注意碘和氫氣的反應特點及等效平衡的應用．