Question

12．在某一温度条件下，Bodensteins 研究了反应：2HI（g）?H₂（g）+I₂（g），气体 混合物中 HI 的物质的量分数 x（HI）与反应时间 t 的关系如表：

	t/min	0	20	40	60	80	120
第一次试验	x（HI）	1	0.90	0.85	0.815	0.795	0.784
第二次试验	x（HI）	0	0.60	0.73	0.773	0.780	0.784

（1）根据上述实验结果，该反应的平衡常数 K 的计算式为$\frac{0.108×0.108}{078{4}^{2}}$．
（2）上述反应，正反应速率为 v 正=k 正 x²（HI），逆反应速率为 v 逆=k 逆 x（H₂）x（I₂），其中 k 正k 逆为速率常数，则 k 逆为$\frac{{K}_{正}}{K}$（以 K 和 k 正表示）．若 k 正=0.002  min，第一次试验时，v（正）=1.95×10^-3min．

Answer 1

分析 （1）表中第一列，由HI分解建立平衡，表中第二列向逆反应进行建立平衡，由第一列数据可知，平衡时HI物质的量分数为0.784，则氢气、碘蒸汽总物质的量分数为1-0.784=0.216，而氢气、与碘蒸汽物质的量分数相等均为0.108，反应前后气体体积不变，用物质的量分数代替浓度代入平衡常数表达式K=$\frac{c（{H}_{2}）c（{I}_{2}）}{{c}^{2}（HI）}$计算；
（2）到达平衡时，正、逆反应速率相等，结合平衡常数表达式，可知k_逆的表达式；在t=40min时，x（HI）=0.85，代入正反应速率表达式v_正=k_正x²（HI）计算．

解答 解：（1）表中第一列，由HI分解建立平衡，表中第二列向逆反应进行建立平衡，由第一列数据可知，平衡时HI物质的量分数为0.784，则氢气、碘蒸汽总物质的量分数为1-0.784=0.216，而氢气、与碘蒸汽物质的量分数相等均为0.108，反应前后气体体积不变，用物质的量分数代替浓度计算平衡常数，则平衡常数K=$\frac{c（{H}_{2}）c（{I}_{2}）}{{c}^{2}（HI）}$=$\frac{0.108×0.108}{078{4}^{2}}$，
故答案为：$\frac{0.108×0.108}{078{4}^{2}}$；
（2）到达平衡时，正、逆反应速率相等，则k_正x²（HI）=k_逆x（H₂）x（I₂），则k_逆=k_正×$\frac{{x}^{2}（HI）}{x（{H}_{2}）x（{I}_{2}）}$=$\frac{{K}_{正}}{K}$，
在t=40min时，正反应建立平衡的x（HI）=0.85，则v_正=k_正x²（HI）=0.0027min^-1×0.85²=1.95×10^-3min^-1，
故答案为：$\frac{{K}_{正}}{K}$；1.95×10^-3．

点评 本题比较综合，题目难度中等，涉及化学平衡常数计算、化学反应速率计算及影响因素、平衡移动等，属于综合型题目，侧重考查学生自学能力、分析解决问题的能力，注意表中数据为不同方向建立的平衡，题目中没有明确，增大题目难度．