Question

9．在某溫度下，將H₂（g） 和I₂（g） 各0.10mol的氣態混合物充入10L的密閉容器中，充分反應，達到平衡后，測得H₂（g） 的濃度為0.0080mol•L^-1．
（1）求I₂（g）+H₂（g）?2HI（g）的平衡常數．
（2）在上述溫度下，若向以上空容器中通入H₂（g）和I₂（g）各0.20mol，試求達到化學平衡狀態時HI（g）的物質的量濃度和I₂（g）轉化為HI（g）的轉化率．

Answer 1

分析 （1）在某溫度下，將H₂（g） 和I₂（g） 各0.10mol的氣態混合物充入10L的密閉容器中，達到平衡后，測得H₂（g） 的濃度為0.0080mol•L^-1，則：
                 I₂（g）+H₂（g）?2HI（g）
起始濃度（mol/L）：0.010   0.010     0
變化濃度（mol/L）：0.0020   0.0020   0.0040
平衡濃度（mol/L）：0.0080   0.0080   0.0040
再根據K=$\frac{{c}^{2}（HI）}{c（{I}_{2}）×c（{H}_{2}）}$計算平衡常數；
（2）設達到平衡時I₂（g）的濃度變化量為xmol/L，則：
                I₂（g）+H₂（g）?2HI（g）
起始濃度（mol/L）：0.02    0.02       0
變化濃度（mol/L）：x         x        2x 
平衡濃度（mol/L）：0.02-x  0.02-x     2x
再根據平衡常數列方程計算解答．

解答 解：（1）在某溫度下，將H₂（g） 和I₂（g） 各0.10mol的氣態混合物充入10L的密閉容器中，達到平衡后，測得H₂（g） 的濃度為0.0080mol•L^-1，則：
                 I₂（g）+H₂（g）?2HI（g）
起始濃度（mol/L）：0.010   0.010     0
變化濃度（mol/L）：0.0020   0.0020    0.0040
平衡濃度（mol/L）：0.0080   0.0080    0.0040
平衡常數K=$\frac{{c}^{2}（HI）}{c（{I}_{2}）×c（{H}_{2}）}$=$\frac{0.00{4}^{2}}{0.008×0.008}$=0.25，
答：該溫度下平衡常數為0.25．
（2）設達到平衡時I₂（g）的濃度變化量為xmol/L，則：
                 I₂（g）+H₂（g）?2HI（g）
起始濃度（mol/L）：0.02    0.02       0
變化濃度（mol/L）：x        x          2x
平衡濃度（mol/L）：0.02-x  0.02-x      2x
所以$\frac{（2x）^{2}}{（0.02-x）×（0.02-x）}$=0.25，解得x=0.004，
所以 平衡時c（HI）=0.0080mol•L^-1，
I₂（g） 轉化為HI（g）的轉化率=$\frac{0.004mol/L}{0.02mol/L}$×100%=20%，
答：平衡狀態時HI（g）的物質的量濃度為0.008mol/L，I₂（g）轉化為HI（g）的轉化率為20%．

點評 本題考查化學平衡計算，涉及平衡常數計算及應用，（2）中可以利用等效平衡進行計算．