Question

18．一定条件下发生反应H₂（g）+I₂（g）?2HI（g），将H₂、I₂蒸气按物质的量之比11：6通入固定容积为2L的密闭容积中．
（1）一定温度下，反应进行至平衡时，测得n（H₂）=9mol，n（HI）=4mol，则该反应的平衡常数值为$\frac{4}{9}$．
（2）在上述温度下，该容器中若通入H₂和I₂各4mol的气态混合物，求达到平衡状态时H₂的转化率？

Answer 1

分析 （1）平衡时，c（H₂）=$\frac{9mol}{2L}$=4.5mol/L，c（HI）=$\frac{4mol}{2L}$=2mol/L，生成4molHI需要2molH₂、2molI₂，
则开始时n（H₂）=2mol+9mol=11mol，H₂、I₂蒸气按物质的量之比11：6通入固定容积为2L的密闭容积中，所以开始时n（I₂）=6mol，
           H₂（g）+I₂（g）?2HI（g），
开始（mol/L）5.5     3       0
反应（mol/L）1       1       2
平衡（mol/L）4.5     2       2
化学平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（HI）}{c（{H}_{2}）．c（{I}_{2}）}$；
（2）温度不变，化学平衡常数不变，设参加反应的氢气物质的量为xmol/L，
         H₂（g）+I₂（g）?2HI（g），
开始（mol/L）2     2       0
反应（mol/L）x     x       2x
平衡（mol/L））（2-x） （2-x）  2x
先根据化学平衡常数计算x，转化率=$\frac{参加反应的氢气物质的量浓度}{氢气初始物质的量浓度}×100%$．

解答 解：（1）平衡时，c（H₂）=$\frac{9mol}{2L}$=4.5mol/L，c（HI）=$\frac{4mol}{2L}$=2mol/L，生成4molHI需要2molH₂、2molI₂，
则开始时n（H₂）=2mol+9mol=11mol，H₂、I₂蒸气按物质的量之比11：6通入固定容积为2L的密闭容积中，所以开始时n（I₂）=6mol，
           H₂（g）+I₂（g）?2HI（g），
开始（mol/L）5.5     3       0
反应（mol/L）1       1       2
平衡（mol/L）4.5     2       2
化学平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（HI）}{c（{H}_{2}）．c（{I}_{2}）}$=$\frac{{2}^{2}}{4.5×2}$=$\frac{4}{9}$，
答：该温度下的化学平衡常数为$\frac{4}{9}$；
（2）温度不变，化学平衡常数不变，设参加反应的氢气物质的量为xmol/L，
         H₂（g）+I₂（g）?2HI（g），
开始（mol/L）2     2       0
反应（mol/L）x     x       2x
平衡（mol/L））（2-x） （2-x）  2x
化学平衡常数K=$\frac{（2x）^{2}}{（2-x）^{2}}=\frac{4}{9}$，
x=0.5
氢气的转化率=$\frac{参加反应的氢气物质的量浓度}{氢气初始物质的量浓度}×100%$=$\frac{0.5mol/L}{2mol/L}$×100%=25%，
答：氢气的转化率为25%．

点评 本题考查化学平衡计算，为高频考点，明确各个物理量关系是解本题关键，会运用三段式法解答问题，注意：化学平衡常数只与温度有关．