Question

16．将1mol I₂（g）和2mol H₂（g）置于某2L的密闭容器中，在一定温度下发生反应：I₂（g）+H₂（g）$\stackrel{△}{?}$2HI（g），2min时，测得I₂的物质的量为0.6mol，10min后达到平衡．此过程中，HI的体积分数φ（HI）随时间的变化如图中曲线Ⅱ所示：

请回答下列问题：
（1）前2min内，用HI表示的平均反应速率为0.2mol•L^-1•min^-1．
（2）达到平衡时，I₂（g）的物质的量浓度为0.05mol•L^-1．
（3）若起始时容器的容积为1L，φ（HI）的变化如图曲线Ⅰ所示，则平衡时HI（g）的物质的量浓度为1.8mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）根据2min时，测得I₂的物质的量为0.6mol结合V=$\frac{△c}{△t}$计算碘的反应速率，再根据反应速率之比等于系数之比计算H₂的平均反应速率；
（2）根据原子守恒计算碘的物质的量浓度；
（3）根据三行式计算各物质的平衡浓度．

解答 解：（1）2min时，测得I₂的物质的量为0.6mol，则V（I₂）=V（H₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{1-0.6}{2}}{2}$mol•L^-1•min^-1=0.1 mol•L^-1•min^-1，用HI表示的平均反应速率为碘单质表示的速率的2倍，即0.2 mol•L^-1•min^-1，故答案为：0.2；
（2）碘的初始浓度=0.5mol/L，该反应前后气体体积不变，平衡时，HI的体积分数为0.6，则n（HI）=3mol×0.6=1.8mol，C（HI）=0.9mol/L，根据I原子守恒得C（HI）+2C（I₂）=0.5mol/L×2，C（I₂）=$\frac{1-0.9}{2}$mol/L=0.05mol•L^-1，故答案为：0.05；
（3）达到平衡时，HI的体积分数为0.6，设碘化氢的浓度是x，
         I₂（g）+H₂（g）$\stackrel{△}{?}$2HI（g），
初始浓度：1      2         0
变化浓度：0.5x  0.5x        x
平衡浓度：1-0.5x 2-0.5x    x
$\frac{x}{1-0.5x+2-0.5x+x}$×100%=60%，解得x=1.8，则平衡时HI（g）的物质的量浓度是1.8mol/L．故答案为：1.8．

点评 本题考查了反应速率的计算以及物质的量浓度计算等知识点，根据图象中反应时间、HI的体积分数确定结合三行式计算是重点，难度中等．