Question

5．将1molI₂（g）和2molH₂置于某2L密闭容器中，在一定温度下发生反应：
I₂（g）+H₂（g）?2HI（g）（正反应放热），并达平衡，HI的体积分数Φ（HI）随时间变化的曲线如图曲线（Ⅱ）所示
（1）达平衡时，I₂（g）的物质的量浓度为0.05mol/L．
（2）若改变反应条件，在甲条件下Φ（HI）的变化如图曲线（Ⅰ）所示；
在乙条件下Φ（HI）的变化如图曲线（Ⅲ）所示．则甲条件可能是③⑤（填入下列条件的序号．下同）；乙条件可能是④
①恒容条件下，升高温度
②恒容条件下，降低温度
③恒温条件下，缩小反应容器体积
④恒温条件下，扩大容器体积
⑤恒温恒容条件下，加入催化剂
（3）若保持温度不变，在另一相同的2L密闭容器中加入a mol I₂（g）、b mol H₂和c mol HI（a、b、c均大于0），发生反应，达平衡时，HI的体积分数仍为0.60，则a、b、c的关系是4a+c=2b．
（a、b、c在同一个式子中表示）

Answer 1

分析 （1）平衡时HI体积分数为0.6，反应前后气体总物质的量不变，则平衡时HI为（1mol+2mol）×0.6=1.8mol，根据方程式计算消耗I₂（g）的物质的量，进而计算平衡时I₂（g）的浓度；
（2）曲线（Ⅰ）与曲线（Ⅱ）相比，到达平衡时间缩短，反应速率加快，平衡时HI体积发生不变，平衡不移动，可能使用催化剂，由于反应前后气体体积不变，也可能是增大压强；
曲线（Ⅲ）与曲线（Ⅱ）相比，到达平衡时更长，反应速率减慢，平衡时HI体积发生不变，平衡不移动，由于反应前后气体体积不变，应是减小压强；
（3）改变物质起始投入量，平衡时HI的体积分数不变，与原平衡为等效平衡，恒温恒容下，反应前后气体体积不变，按化学计量数转化到方程式左边满足与原平衡投料比相同，即满足n（I₂）：n（H₂）=1：2即可．

解答 解：（1）平衡时HI体积分数为0.6，反应前后气体总物质的量不变，则平衡时HI为（1mol+2mol）×0.6=1.8mol，根据方程式可知，算消耗I₂（g）的物质的量为1.8mol×$\frac{1}{2}$=0.9mol，故平衡时I₂（g）的浓度为$\frac{1mol-0.9mol}{2L}$=0.05mol/L，
故答案为：0.05mol/L；
（2）曲线（Ⅰ）与曲线（Ⅱ）相比，到达平衡时间缩短，反应速率加快，平衡时HI体积发生不变，平衡不移动，可能使用催化剂，由于反应前后气体体积不变，也可能是增大压强，故选：③⑤；
曲线（Ⅲ）与曲线（Ⅱ）相比，到达平衡时更长，反应速率减慢，平衡时HI体积发生不变，平衡不移动，由于反应前后气体体积不变，应是减小压强，故选④，
故答案为：③⑤；④；
（3）改变物质起始投入量，平衡时HI的体积分数不变，与原平衡为等效平衡，恒温恒容下，反应前后气体体积不变，按化学计量数转化到方程式左边满足与原平衡投料比相同，即满足n（I₂）：n（H₂）=1：2即可，即（a+$\frac{1}{2}$c）：（b+$\frac{1}{2}$c）=1：2，整理可得：4a+c=2b，
故答案为：4a+c=2b．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、化学平衡图象，（3）中关键是理解等效平衡规律，侧重考查学生分析计算能力．