题目内容

9.将1mol I2(g) 和2mol H2(g)置于2L密闭容器中,在一定温度下发生反应:I2(g)+H2(g)?2HI(g);△H<0,2min时,测得I2的物质的量为0.6mol.10min后达到平衡,HI的体积分数φ(H)随时间变化如下图中曲线II所示.
请回答下列问题:
(1)前2min内,用H2表示的平均反应速率为0.1 mol•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)若改变反应条件,在某条件下φ(HI)的变化如上图曲线I所示,则该条件可能是③⑤(填入下列条件的序号)
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,缩小反应容器的体积          ④恒温条件下,扩大容器的体积
⑤恒温恒容条件下,加入适当的催化剂.

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)该反应是一个反应前后气体体积不变的可逆反应,改变条件时,该反应中HI的体积分数不变,说明改变体积平衡不移动,改变条件时到达平衡的时间缩短,说明加快反应速率,改变的条件可能是增大压强、加入催化剂.

解答 解:(1)2min时,测得I2的物质的量为0.6mol,则V(I2)=V(H2)=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{1-0.6}{2}}{2}$=0.1 mol•L-1•min-1,故答案为:0.1 mol•L-1•min-1;
(2)碘的初始浓度=$\frac{1mol}{2L}$=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)=$\frac{1.8mol}{2L}$=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)该反应是一个反应前后气体体积不变的可逆反应,改变条件时,该反应中HI的体积分数不变,说明改变体积平衡不移动,改变条件时到达平衡的时间缩短,说明加快反应速率,改变的条件可能是增大压强、加入催化剂,故选③⑤.

点评 本题考查了反应速率的计算以及物质的量浓度、外界条件对化学反应平衡移动的影响等知识点,根据原子守恒计算平衡时碘的浓度,再结合图象中反应时间、HI的体积分数确定改变条件,注意:无论放热反应还是吸热反应,温度都改变化学平衡移动,为易错点;

练习册系列答案
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1.(1)下列有关实验操作的叙述,正确的是(填序号)CE
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D、用氨水洗涤做过银镜反应的试管
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(2)已知N2H5Cl是N2H4与HCl反应所得到的离子化合物,其水溶液与NH4Cl溶液一样呈酸性,请写出其水溶液呈酸性的原因(用离子方程式表示):N2H5++H2O?N2H4•H2O+H+.
若常温下将0.2mol/L HCl溶液与0.2mol/L N2H4•H2O溶液等体积混合(忽略混合后溶液体积的变化),若测得混合溶液的pH=6,则混合溶液中由水电离出的c(H+)> 0.1mol/LHCl溶液中由水电离出的c(H+) (填“>”、“<”、或“=”);
若常温下,若将0.2mol/L N2H4•H2O溶液与0.1mol/LHCl溶液等体积混合,测得混合溶液的pH>7,则说明在相同条件下N2H4•H2O的电离程度>N2H5Cl的水解程度 (填“>”、“<”、或“无法确定”).
(3)目前设计出能使液化石油气氧化直接产生电流的燃料电池是新世纪最富有挑战性的课题之一.最近有人制造了一种燃料电池,一个电极通入空气,另一电极通入液化石油气(以C4H10表示),电池的电解质是掺入了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下传导O2-.
①已知该电池的负极反应为:$\frac{2}{13}$C4H10+2O2--e-$\frac{8}{13}$CO2+$\frac{10}{13}$H20,电池工作时,固体电解质里的O2-向负极移动.
②液化石油气电池最大的障碍是氧化还原反应不完全而产生的固体碳(或炭粒)(填写物质的名称)堵塞电极的气体通道.

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