Question

某温度下，容积同为2L的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下

（已知某温度下2HI(g) H₂ (g)＋I₂ (g)  ΔH =＋AkJ·mol^-1 K=4.0）

容器	甲	乙	丙
反应物投入量	2 mol HI	1 mol H2＋1 mol I2	2 mol HI＋1 mol H2 ＋1 mol I2
HI的浓度	c1	c2	c3
反应的能量变化	吸收akJ	放出bkJ	吸收ckJ
体系压强（Pa）	p1	p2	p3
反应物转化率	ａ1	ａ2	ａ3

（1）根据上表回答问题

①c₁、c₃的关系式为                             ；②a、b的关系式为                             ；

③p₂、p₃的关系式为                           ；④ａ₁与ａ₂的关系式为                      ；

（2）甲容器中：该反应的平衡常数表达式为                                      。

（3）乙容器中：反应在开始2分钟后达平衡状态，则该反应在这2分钟内用HI表示的平均反应速率为                  mol·L·min

（4）丙容器中：反应开始时V_正                V_逆（填“小于”、“等于”或“大于”）

Answer

（10分）（1）各1分，其余各2分）（1）①2c1=c3； ②a+b=A；③2p2=p3； ④a1+a2=1；

（2）c(H2)﹒c(I2) / c2(HI) ； （3）0.1 mo/(L·min) ；（4）大于。

【解析】

试题分析：（1） ①反应2HI(g) H2 (g)＋I2 (g) 是反应前后气体体积不变的反应，则改变压强平衡不发生移动。甲是反应从正反应方向开始；乙反应从逆反应方向开始，丙从反应中间状态开始，由于按照方程式的系数一边倒转化，相应物质的物质的量的比相同，因此反应为等效平衡。达到平衡时各组成成分的含量相同，甲、乙是完全等效平衡，各组分的浓度相等，物质的量分数相同；丙中物质的量相当于加入4molHI，因此达到平衡时物质的浓度c3是c1的2倍，即2c1=c3；②由于甲、乙是从可逆反应两个相反方向开始进行的可逆反应，二者完全等效，所以达到平衡时，能量a、b的变化关系为a=b=A；③ 甲、乙是完全等效平衡，丙的初始物质的量相当于乙初始时的物质的量的2倍，因此反应达到平衡时，压强关系是P3=2P2；④甲、乙是完全等效平衡，甲中物质的转化率与乙中物质转化率的和等于1，即a1+a2=1；（2）化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时个生成物浓度幂之积与各反应物浓度幂之积的比，所以甲容器中该反应的平衡常数表达式为；（3）对于乙容器，在反应开始时c(H2)=c(I2)=0.5mol/L，在达到平衡时c(HI)=c2mol/L，平衡时c(H2)=c(I2)=(0.5-c2/2)mol/L，由于该反应的化学平衡常数，解得c2=0.2mol/L，则用HI的浓度变化表示反应速率的V(HI)= c2mol/L÷2min=0.2mol/L÷2min=0.1mol/(L·min)。（4）丙容器中反应达到平衡时吸收热量ckJ，反应2HI(g) H2 (g)＋I2 (g) ΔH =＋AkJ/mol 是吸热反应，所以反应开始时丙相应进行，故V正> V逆。

考点：考查等效平衡的有关物质的浓度、转化率、热量转化关系的知识。