Question

12．在某一溫度條件下，Bodensteins 研究了反應：2HI（g）?H₂（g）+I₂（g），氣體 混合物中 HI 的物質的量分數 x（HI）與反應時間 t 的關系如表：

	t/min	0	20	40	60	80	120
第一次試驗	x（HI）	1	0.90	0.85	0.815	0.795	0.784
第二次試驗	x（HI）	0	0.60	0.73	0.773	0.780	0.784

（1）根據上述實驗結果，該反應的平衡常數 K 的計算式為$\frac{0.108×0.108}{078{4}^{2}}$．
（2）上述反應，正反應速率為 v 正=k 正 x²（HI），逆反應速率為 v 逆=k 逆 x（H₂）x（I₂），其中 k 正k 逆為速率常數，則 k 逆為$\frac{{K}_{正}}{K}$（以 K 和 k 正表示）．若 k 正=0.002  min，第一次試驗時，v（正）=1.95×10^-3min．

Answer 1

分析 （1）表中第一列，由HI分解建立平衡，表中第二列向逆反應進行建立平衡，由第一列數據可知，平衡時HI物質的量分數為0.784，則氫氣、碘蒸汽總物質的量分數為1-0.784=0.216，而氫氣、與碘蒸汽物質的量分數相等均為0.108，反應前后氣體體積不變，用物質的量分數代替濃度代入平衡常數表達式K=$\frac{c（{H}_{2}）c（{I}_{2}）}{{c}^{2}（HI）}$計算；
（2）到達平衡時，正、逆反應速率相等，結合平衡常數表達式，可知k_逆的表達式；在t=40min時，x（HI）=0.85，代入正反應速率表達式v_正=k_正x²（HI）計算．

解答 解：（1）表中第一列，由HI分解建立平衡，表中第二列向逆反應進行建立平衡，由第一列數據可知，平衡時HI物質的量分數為0.784，則氫氣、碘蒸汽總物質的量分數為1-0.784=0.216，而氫氣、與碘蒸汽物質的量分數相等均為0.108，反應前后氣體體積不變，用物質的量分數代替濃度計算平衡常數，則平衡常數K=$\frac{c（{H}_{2}）c（{I}_{2}）}{{c}^{2}（HI）}$=$\frac{0.108×0.108}{078{4}^{2}}$，
故答案為：$\frac{0.108×0.108}{078{4}^{2}}$；
（2）到達平衡時，正、逆反應速率相等，則k_正x²（HI）=k_逆x（H₂）x（I₂），則k_逆=k_正×$\frac{{x}^{2}（HI）}{x（{H}_{2}）x（{I}_{2}）}$=$\frac{{K}_{正}}{K}$，
在t=40min時，正反應建立平衡的x（HI）=0.85，則v_正=k_正x²（HI）=0.0027min^-1×0.85²=1.95×10^-3min^-1，
故答案為：$\frac{{K}_{正}}{K}$；1.95×10^-3．

點評 本題比較綜合，題目難度中等，涉及化學平衡常數計算、化學反應速率計算及影響因素、平衡移動等，屬于綜合型題目，側重考查學生自學能力、分析解決問題的能力，注意表中數據為不同方向建立的平衡，題目中沒有明確，增大題目難度．