Question

碘及其化合物在人类活动中占有重要地位。已知反应H₂(g) + I₂(g)2HI(g)  ΔH=﹣11 kJ·mol^－1。716K时，在一密闭容器中按物质的量比1:1充入H₂(g)和I₂(g)，测得气体混合物中碘化氢的物质的量分数与反应时间的关系如下图：

(1)若反应开始时气体混合物的总压为p kPa，则反应在前20 min内的平均速率(HI)=_____kPa·min^－1(用含p的式子表示)。

(2)反应达平衡时，H₂的转化率α(H₂)=____________。

(3)上述反应中，正反应速率为v_正= k_正·c(H₂)·c(I₂)，逆反应速率为v_逆=k_逆·c²(HI)，其中k_正、k_逆为速率常数。升高温度，________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(4)降低温度，平衡可能逆向移动的原因是__________。

(5)1 mol H₂(g)分子中化学键断裂时需要吸收436 kJ的能量，下图中的ΔH₂=________kJ∙mol^－1

(6)氢碘酸可用“四室式电渗析法”制备，电解装置及起始的电解质溶液如上图所示。

①阳极电极反应式为______________。

②阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过，A膜为阳膜，则B膜为______膜，C膜为______膜。

Answer

0.03 p 78.4% 减小 降温使碘蒸气变为固态，气态碘浓度降低平衡逆向移动 －162 2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ 阴 阳

【解析】

（1）列出三段式，根据速率公式计算；

（2）根据转化率公式计算；

（3）到达平衡时，正、逆反应速率相等，即反应的平衡常数，H2(g) + I2(g)2HI(g) ΔH=﹣11 kJ·mol－1，升高温度，平衡逆向移动，减小；

（4）降低温度，平衡可能逆向移动的原因是：降温使碘蒸气变为固态；

（5）由图根据盖斯定律计算；

（6）①水在阳极发生氧化反应生成氧气；

②阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过，A膜为阳膜允许氢离子通过，则B膜为阴膜，允许碘离子通过，C膜为阳膜，允许钠离子通过。

（1）

由图 ，x=0.6，

(HI)===0.03pkPa·min－1

（2）反应达平衡时，HI的体积分数为0.784，，x=0.784，H2的转化率α(H2)= =78.4%；

（3）到达平衡时，正、逆反应速率相等，正反应速率为v正= k正·c(H2)·c(I2)，逆反应速率为v逆=k逆·c2(HI)，v正= k正·c(H2)·c(I2)=k逆·c2(HI)=v逆，==K，H2(g) + I2(g)2HI(g) ΔH=﹣11 kJ·mol－1，升高温度，平衡逆向移动，减小；

（4）降低温度，平衡可能逆向移动的原因是：降温使碘蒸气变为固态，气态碘浓度降低平衡逆向移动。

（5）1 mol H2(g)分子中化学键断裂时需要吸收436 kJ的能量，由图ΔH3=587kJ∙mol－1，1 mol I2(g)分子中化学键断裂时需要吸收587KJ-436 kJ=151KJ的能量，即ΔH2=151kJ∙mol－1，又ΔH1+ΔH2=ΔH，ΔH2=ΔH-ΔH1=（-11-151）kJ∙mol－1=-162kJ∙mol－1；

（6）①水在阳极发生氧化反应生成氧气，阳极电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑。

②阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过，A膜为阳膜允许氢离子通过，则B膜为阴膜，允许碘离子通过，C膜为阳膜，允许钠离子通过。