Question

11．Bodensteins研究了下列反應：2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）在716K時，氣體混合物中碘化氫的物質的量分數x（HI）與反應時間t的關系如下表：

t/min	0	20	40	60	80	120
X（HI）	1	0.91	0.85	0.815	0.795	0.784
X（HI）	0	0.60	0.73	0.773	0.780	0.784

（1）716K時，可以表示可逆反應2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）達到平衡的標志是AG．
A．碘化氫的生成速率和分解速率相等
B．單位時間內，1molH-H鍵生成，同時有2molH-I斷開．
C．恒容的容器中，氣體密度保持不變
D．恒容的容器中，壓強保持不變
E．c（H₂）和c（I₂）的濃度相等
F．容器內氣體的平均分子量保持不變
G．容器內氣體顏色保持不變
（2）根據上述實驗結果，該反應的平衡常數K的計算式為：$\frac{0.10{8}^{2}}{0.78{4}^{2}}$．（用表中具體數值代入，不計算結果）
（3）上述反應中，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=0.0027min^-1，在t=40min時，v_正=1.95×10^-3min^-1．

Answer 1

分析 （1）當反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化；
（2）根據表中數據知，反應達到平衡狀態(tài)時，HI的物質的量分數是0.784，碘和氫氣的物質的量分數相等為0.108，其化學平衡常數K=$\frac{c（{H}_{2}）．c（{I}_{2}）}{{c}^{2}（HI）}$；
（3）根據化學平衡常數公式確定k_逆、K、k_正的關系；根據v_正=k_正x²（HI）計算正反應速率．

解答 解：（1）A．碘化氫的生成速率和分解速率相等，說明該反應達到平衡狀態(tài)，故正確；
B．無論反應是否達到平衡狀態(tài)，都存在單位時間內1molH-H鍵生成同時有2molH-I斷開，所以不能據此判斷平衡狀態(tài)，故錯誤；
C．恒容的容器中，無論反應是否達到平衡狀態(tài)，氣體密度始終不變，所以不能據此判斷平衡狀態(tài)，
故錯誤；
D．反應前后氣體計量數之和不變，所以恒容的容器中，壓強始終保持不變，不能據此判斷平衡狀態(tài)，故錯誤；
E．無論反應是否達到平衡狀態(tài)，c（H₂）和c（I₂）的濃度始終相等，所以不能據此判斷平衡狀態(tài)，故錯誤；
F．反應前后氣體的計量數之和不變，氣體質量不變，所以氣體的平均摩爾質量始終不變，所以不能據此判斷平衡狀態(tài)，故錯誤；
G．容器內氣體顏色保持不變，說明正逆反應速率相等，該反應達到平衡狀態(tài)，故正確；
故選AG；            
（2）根據表中數據知，反應達到平衡狀態(tài)時，HI的物質的量分數是0.784，碘和氫氣的物質的量分數相等為0.108，其化學平衡常數K=$\frac{c（{H}_{2}）．c（{I}_{2}）}{{c}^{2}（HI）}$=$\frac{0.10{8}^{2}}{0.78{4}^{2}}$，
故答案為：$\frac{0.10{8}^{2}}{0.78{4}^{2}}$；
（3）該反應達到平衡狀態(tài)時正逆反應速率相等，v_正=k_正x²（HI）=v_逆=k_逆x（H₂）x（I₂），則k_逆=k_正.$\frac{x（HI）^{2}}{x（{H}_{2}）．x（{I}_{2}）}$=$\frac{{k}_{正}}{K}$，若k_正=0.0027min^-1，在t=40min時，v_正=0.0027min^-1×0.85²=1.95×10^-3min^-1，故答案為：$\frac{{k}_{正}}{K}$；1.95×10^-3．

點評 本題考查化學平衡狀態(tài)判斷、化學平衡常數有關計算等知識點，側重考查學生分析判斷能力，易錯點是平衡狀態(tài)判斷，注意：只有反應前后改變的物理量才能作為平衡狀態(tài)判斷依據，難點是（3）題計算．