Question

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）△H＜0为模拟上述反应，在450℃时向一体积为2L的恒容密闭容器中加入0.1mol碘单质和足量的钨，2min后反应达到平衡，测得碘蒸气浓度为0.005mol?L^-1．请回答下列问题：

（1）前两分钟内碘蒸气的反应速率为

0.0225mol?L^-1?min^-1

．
（2）能够说明上述反应已经达到平衡状态的有

CE

．
A．I₂与WI₂的浓度相等    B．容器内气体压强不再变化
C．W的质量不再变化     D．单位时间内，金属钨消耗的物质的量与碘化钨生成的物质的量相等
E．容器内混合气体的密度保持不变
（3）如图为该反应在450℃时的时间-速率图，则t₂时刻改变的外界条件可能是

增大碘蒸气的浓度（或者充入碘蒸气）

，若t₄时刻将容器压缩至一半（各物质状态不变），保持该条件至t₆，请在图中画出t₄到t₆时间段内大致曲线图，并在相应曲线上标上υ₃（正）、υ₃（逆）
（4）假设灯丝温度为660℃，灯泡壁温度为350℃．请根据化学反应原理分析在灯泡内充入碘能够延长钨丝寿命的原因

扩散到灯泡壁（低温区）的钨与I₂（g）发生反应生成WI₂（g），WI₂（g）扩散到灯丝（高温区）重新分解出钨沉积到灯丝表面，从而延长钨丝使用寿命．

．

Answer 1

分析：（1）平衡时碘蒸气浓度为0.005mol/L，则△c（I₂）=

0.1mol

2L

-0.005mol/L=0.045mol/L，根据v=

△c

△t

计算v（I₂）；
（2）反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化，可由此进行判断；
（3）由图可知，t₂时刻改变条件的瞬间，正反应速率增大，逆反应速率不变，应是增大反应物的浓度；
t₄时刻将容器压缩至一半（各物质状态不变），压强增大，该反应前后气体的体积不变，正、逆反应速率增大相同的倍数，平衡不移动，据此作图；
（4）延长钨丝寿命，结合碘与钨反应生成WI₂保护钨丝来解答．

解答：解：（1）平衡时碘蒸气浓度为0.005mol/L，则△c（I₂）=

0.1mol

2L

-0.005mol/L=0.045mol/L，所以v（I₂）=

0.045mol/L

2min

=0.0225mol?L^-1?min^-1，
故答案为：0.0225mol?L^-1?min^-1；
（2）A、反应达平衡时，I₂与WI₂的浓度可能相等也可能不等，与反应初始浓度及转化率有关，所以不能证明达到平衡状态，故A错误；
B、该反应前后气体体积不变的反应，无论反应是否达到平衡状态，压强始终不变，故B错误；
C、平衡时各种物质的质量也不变，W的质量不再变化，说明到达平衡，故C正确；
D、单位时间内，金属钨消耗的物质的量与碘化钨生成的物质的量相等，只能判断正反应速率，不能确定正逆反应速率关系，则不能判定平衡状态，故D错误；
E、反应有固体参加，随反应进行气体的质量发生变化，容器的体积不变，混合气体的密度发生变化，当密度不再变化，说明到达平衡，故E正确；
故答案为：CE；
（3）由图可知，t₂时刻改变条件的瞬间，正反应速率增大，逆反应速率不变，应是增大反应物的浓度，故为增大碘蒸气的浓度；
t₄时刻将容器压缩至一半（各物质状态不变），压强增大，该反应前后气体的体积不变，正、逆反应速率增大相同的倍数，平衡不移动，图象为：
，故答案为：增大碘蒸气的浓度；；
（4）由化学反应原理可知灯泡内充入碘能够延长钨丝寿命是因扩散到灯泡壁（低温区）的钨与I₂（g）发生反应生成WI₂（g），WI₂（g）扩散到灯丝（高温区）重新分解出钨沉积到灯丝表面，从而延长钨丝使用寿命，故答案为：扩散到灯泡壁（低温区）的钨与I₂（g）发生反应生成WI₂（g），WI₂（g）扩散到灯丝（高温区）重新分解出钨沉积到灯丝表面，从而延长钨丝使用寿命．

点评：本题考查反应速率计算、化学平衡状态的判断、化学平衡的影响因素与化学平衡图象等，题目难度中等，明确外界条件对反应速率的影响是关键，旨在考查学生分析和解决问题的能力．