Question

一定温度下，向1L密闭容器中加入1 mol HI(g)，发生反应2HI(g) H₂(g)+I₂(g)，H₂物质的量随时间的变化如图所示。

（1）0~2 min内的平均反应速率v(HI)=______________________。  该温度下，H₂(g)+I₂(g) 2HI(g)的平衡常数K=________。

（2）相同温度下，若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍，则_________原来的2倍。

a．平衡常数             b．HI的平衡浓度

c．达到平衡的时间   d．平衡时H₂的体积分数

（3）实验室用Zn和稀硫酸制取H₂，反应时溶液中水的电离平衡________移动（填“向左”、“向右”或“不”）；若加入少量下列试剂中的_______，产生H₂的速率将增大。

a．NaNO₃        b．CuSO₄        c．Na₂SO₄        d．NaHSO₃

（4）某固体酸燃料电池以CsHSO₄固体为电解质传递H⁺，其基本结构如图，电池总反应可表示为2H₂+O₂===2H₂O，下列有关说法正确的是___________

A．电子通过外电路从b极流向a极

B．b极上的电极反应式为：O₂+2H₂O+4e^－=4OH^－

C．每转移0.1mol电子，消耗1.12L的H₂

D．H⁺由a极通过固体酸电解质传递到b极

Answer

0.1 mol·L－1·min－1 64 b 向右 b D

【解析】

2HI(g) H2(g)+I2(g)

起始（mol）1 0 0

转化（mol）0.2 0.1 0.1

平衡（mol）0.8 0.1 0.1

0～2min内的平均反应速率v(HI)==0.1 mol·L－1·min－1，

平衡常数K/== 1/64，

则反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)的平衡常数K==64。

因此，本题正确答案是：64；

（2）若开始加入HI（g）的物质的量是原来的2倍，相当于先将HI加入到2L的容器，再将体积压缩至1L，因为该反应为等体积反应，加压平衡不移动，所以HI的浓度为原来的2倍，H2的体积分数不变；温度不变，平衡常数不变；加入HI的物质的量增大，反应物浓度增大，反应速率加快，达到平衡的时间缩短。故选b，

因此，本题正确答案是：b；

（3）水电离生成氢离子和氢氧根离子，所以酸能抑制水电离，锌和硫酸反应生成硫酸锌和氢气，氢离子浓度逐渐减小，水的电离程度逐渐增大，所以水的电离平衡向右移动；
a．向溶液中加入NaNO3，导致溶液中含有硝酸，硝酸和锌反应不产生氢气，故a错误；  
b．CuSO4和锌发生置换反应生成铜，铜、锌和稀硫酸构成原电池，所以能加快反应速率，故b正确；
c．Na2SO4 不影响反应速率，故c错误；
d．NaHSO3和硫酸反应生成二氧化硫，氢离子浓度减小，所以生成氢气的速率减小，故d错误。

因此，本题正确答案是：向右； b；

（4）A. 电子通过外电路从负极流向正极，即从a极流向b极，故A错误；
B. 电解质传递H+，则b极上的电极反应式为O2+4e－+4H+=2H2O ，故B错误；
C.每转移0.1mol电子，消耗0.05mol的H2，标准状况下的H2 1.12 L，而状态未知，不能计算体积，故C错误；
D. 原电池中，阳离子向正极移动，所以H+由a极通过固体酸电解质传递到b极，所以D选项是正确的。 

因此，本题正确答案是：D。