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）
为模拟上述反应，在实验室中准确称取0.508g碘、0.736g金属钨放置于50.0mL密闭容器中，并加热使其反应．下图是混合气体中的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）该反应的化学平衡常数表达式为：K=

 

（2）该反应是

 

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

 

．
（4）能够说明上述反应已经达到平衡状态的有

 

．
a．I₂与WI₂的浓度相等
b．单位时间内，金属钨消耗的物质的量与单质碘生成的物质的量相等
c．容器内混合气体的密度不再改变
d．容器内气体压强不发生变化
（5）在另一个体积为50.0mL的容器里，在保持530℃温度不变的情况下加入1.0160g碘、和2.000g金属钨，达到平衡时WI₂的物质的量为

 

mol．
（6）假设灯丝温度为660℃，灯泡壁温度为350℃．请根据化学平衡移动原理分析在灯泡内充入碘能够延长钨丝寿命的原因

 

．

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线,化学平衡的影响因素,化学平衡状态的判断

专题：

分析：（1）平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，固体或纯液体因浓度是一个定值，不出现在平衡常数公式中；
（2）根据温度对化学平衡的影响并结合图象分析；
（3）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计量数之比计算v（I₂）；
（4）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；
（5）可逆反应W（s）+I₂（g）?WI₂（g）是气体体积不变的反应，在保持530℃温度不变的情况下加入1.0160g碘、和2.000g金属钨，达到平衡后和原平衡为等效平衡；
（6）根据可逆反应的性质分析．

解答： 解：（1）反应W（s）+I₂（g）?WI₂（g）的平衡常数K=

c(WI2)

c(I2)

，故答案为：

c(WI2)

c(I2)

；
（2）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，所以该反应向逆反应方向移动，即逆反应是吸热反应，所以正反应是放热反应，
故答案为：放热；
（3）v（WI₂）=

△n V

△t

=

1.8×10-3mol 0.05L

3min

=1.20×10^-2　mol?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 ；
（4）a、达到平衡状态时，各物质的浓度不变，不一定相等，故错误；
b、单位时间内，金属钨消耗的物质的量与单质碘生成的物质的量相等，说明v逆=v正，故正确；
c、由于反应物中有气体，只有在平衡状态，密度不变，故正确；
d、因前后气体分子数相等，则无论是否达到平衡状态，压强不变，故错误；
故答案为：bc；
（5）可逆反应W（s）+I₂（g）?WI₂（g）是气体体积不变的反应，在保持530℃温度不变的情况下加入1.0160g碘、和2.000g金属钨，达到平衡后和原平衡为等效平衡，由于加入的碘是原来的2倍，达到平衡后WI₂的物质的量也为原来的2倍，即1.2×10^-3×2=2.40×10^-3　mol，故答案为：2.40×10^-3；
（6）W（s）+I₂（g）?WI₂（g），该反应是可逆反应，扩散到灯泡内壁（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：扩散到灯泡内壁（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：本题考查了化学反应速率的表示方法、化学平衡状态的判断等知识点，难度不大，易错题是（4）C选项，注意化学平衡状态的判断中，体积一定时，反应前后混合气体质量改变的可根据密度判断是否达到平衡状态，反应前后混合气体质量不变的不能根据密度判断是否达到平衡状态．