Question

Ⅰ、碘钨灯具有使用寿命长、节能环保等优点．一定温度下，在碘钨灯灯泡内封存的少量碘与沉积在灯泡壁上的钨可以发生如下的可逆反应：W（s）+I₂（g）?WI₂（g）．
为模拟上述反应，在实验室中准确称取0.004mol碘、0.004mol金属钨放置于50.0mL密闭容器中，并加热使其反应．如图1是混合气体中的WI₂
蒸气的物质的量随时间变化关系的图象[n（WI₂）～t]，其中曲线Ⅰ（0～t₂时间段）的反应温度为450℃，曲线Ⅱ（从t₂时刻开始）的反应温度为530℃．请回答下列问题：
（1）该反应是

 

（填写“放热”、“吸热”）反应．
（2）反应从开始到t₁（t₁=3min）时间内的平均速率v（I₂）=

 

．
（3）在450℃时，该反应的平衡常数K=

 

．
Ⅱ、图2中甲为乙醚（C₂H₅OC₂H₅）燃料电池（电解质溶液为KOH溶液），该同学想在乙中实现铁上镀铜，则b处通入的是

 

，a处电极上发生的电极反应式是

 

．
Ⅲ、CaCO₃是一种难溶物质，其Ksp=2.8×10^-9，现将CaCl₂溶液与2×10^-4mol/L 的Na₂CO₃溶液等体积混合，则生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小浓度为

 

．

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线,化学电源新型电池,化学平衡的计算,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：化学平衡专题,电离平衡与溶液的pH专题,电化学专题

分析：Ⅰ、（1）根据温度对化学平衡的影响并结合图象分析；
（2）先根据图象计算WI₂的反应速率，再根据同一反应、同一时间段内各物质的反应速率之比等于化学计量数之比计算v（I₂）；
（3）化学平衡常数等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比；
Ⅱ、电镀时，镀件作电解池的阴极，发生还原反应，连接电源的负极；镀层金属铜作电解池的阳极，连接电源的正极；
Ⅲ、根据Ksp（CaCO₃）=c（CO₃^2-）×c（Ca²⁺）计算，一定温度下溶度积是常数．

解答： 解：Ⅰ、（1）升高温度，化学平衡向吸热方向移动；升高温度时，WI₂的物质的量减少，所以向逆反应方向移动，即逆反应是吸热反应，故正反应是放热反应，
故答案为：放热；
（2）v（WI₂）=

△n

V△t

=1.8×10^-3mol÷（0.05L×3min）=1.20×10^-2mol?L^-1?min^-1；同一反应、同一时间段内各物质的反应速率之比等于化学计量数之比，
所以v（I₂）=1.20×10^-2mol?L^-1?min^-1；故答案为：1.20×10^-2mol?L^-1?min^-1 ；
（3）反应开始时，碘的物质的量为n=0.004mol，反应达平衡时生成WI₂，需要碘1.80×10^-3mol参加反应，剩余碘0.0022mol，所以平衡时，
c（WI₂）=1.8×10^-3mol÷0.05L=3.6×10^-2mol/L，c（I₂）=0.0022mol÷0.05L=0.044mol/L，K=0.036mol/L÷0.044mol/L=0.818，故答案为：0.818；
Ⅱ、乙醚燃料电池为电源，总电极反应式为C₂H₅OC₂H₅+6O₂+8KOH=4K₂CO₃+9H₂O，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，电镀时，镀件铁作电解池的阴极，连接燃料电源的负极，所以a应通入乙醚；镀层金属作电解池的阳极，发生氧化反应，连接燃料电源的正极，所以b应通入O₂，所以燃料电池a处电极上乙醚放电，发生氧化反应，
电极反应式是C₂H₅OC₂H₅-24e^-+32OH^-=4CO₃^2-+21H₂O，故答案为：O₂，C₂H₅OC₂H₅-24e^-+32OH^-=4CO₃^2-+21H₂O；
Ⅲ、Na₂CO₃溶液的浓度为2×10^-4mol/L，等体积混合后浓度为1×10^-4mol/L，由Ksp（CaCO₃）=c（CO₃^2-）×c（Ca²⁺）可知，
混合后c（Ca²⁺）=

Ksp

c(CO 32-)

=2.8×10^-9÷（1×10^-4）=2.8×10^-5mol/L，
所以所需Na₂C₂O₄溶液的最小起始浓度为2.8×10^-5mol/L×2=5.6×10^-5mol/L，故答案为：5.6×10^-5mol/L．

点评：本题考查平衡移动的影响因素、反应速率的计算、平衡常数的计算、电镀原理及电极反应式的书写、难溶电解质的沉淀溶解平衡的计算，综合性较强，难度较大．