Question

11．利用“化學蒸氣轉移法”提純金屬鎢的反應原理為：W（s）+I₂（g）?WI₂（g）△H＜0
（1）該反應的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{c（W{I}_{2}）}{c（{I}_{2}）}$．
（2）在恒溫恒容條件下，能夠說明上述反應一定達到平衡狀態(tài)的是bc（填代號）．
a．I₂（g）與WI₂（g）的濃度相等
b．W的質量不再變化
c．容器內混合氣體的密度保持不變
d．容器內混合氣體的壓強保持不變
（3）在一定溫度下，若平衡常數(shù)K=$\frac{1}{3}$，向2L恒容密閉容器中加入l molI₂（g）和足量W（s），5min后反應達到平衡．則0-5min內的平均反應速率v（WI₂）=0.025mol•L^-1•min^-1，平衡時I₂（g）的轉化率為25%．相同溫度下，若開始加入I₂（g）的物質的量是原來的2倍，則下列數(shù)值是原來的2倍的是c（填代號）．
a．平衡常數(shù)  　b．達到平衡的時間c．I₂的物質的量濃度  　  d．平衡時WI₂的體積分數(shù)
（4）工業(yè)上利用上述反應原理提純金屬鎢的示意圖如圖：反應在石英真空管中進行，先在溫度為T₂的一端放入未提純的W粉末和少量I₂（g），一段時間后，在溫度為T₁的一端得到了純凈的晶體，則溫度T₁＞T₂（填“＞”‘＜”或“=”）．上述反應體系中循環(huán)使用的物質是I₂．

Answer 1

分析 （1）該反應中化學平衡常數(shù)K等于生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比，但該反應中反應物和生成物必須都是氣體；
（2）可逆反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，反應體系中各物質的物質的量、物質的量濃度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不變；
（3）在一定溫度下，若平衡常數(shù)K=$\frac{1}{3}$，設生成的c（WI₂）=xmol/L，則參加反應的c（I₂）=c（WI₂）=xmol/L，剩余的c（I₂）=$\frac{1mol}{2L}$-xmol/L，化學平衡常數(shù)K=$\frac{x}{0.5-x}$=$\frac{1}{3}$，x=$\frac{1}{8}$，則0-5min內的平均反應速率v（WI₂）=$\frac{△c}{△t}$；平衡時I₂（g）的轉化率=$\frac{參加反應的c（{I}_{2}）}{初始c（{I}_{2}）}×100%$；
反應前后氣體物質的量不變，加入碘單質物質的量為原來的2倍，I₂的物質的量濃度為原來的2倍，平衡常數(shù)隨溫度變化，濃度增大達到平衡的時間短，最后達到的平衡相同；
（4）由圖可知，在高溫條件下得到純的W晶體，即升高溫度平衡向逆反應方向移動；反應體系中I₂可循環(huán)使用．

解答 解：（1）該反應中化學平衡常數(shù)K等于生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比，但該反應中反應物和生成物必須都是氣體，所以該反應化學平衡常數(shù)K=$\frac{c（W{I}_{2}）}{c（{I}_{2}）}$，
故答案為：$\frac{c（W{I}_{2}）}{c（{I}_{2}）}$；
（2）a．I₂（g）與WI₂（g）的濃度相等時該反應不一定達到平衡狀態(tài)，與反應初始濃度及轉化率有關，所以不能判斷平衡狀態(tài)，故錯誤；
b．W的質量不再變化，正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態(tài)，故正確；
c．反應前后氣體密度增大，當容器內混合氣體的密度保持不變時該反應達到平衡狀態(tài)，故正確；
d．反應前后氣體物質的量不變，所以容器內混合氣體的壓強始終保持不變，不能據此判斷平衡狀態(tài)，故錯誤；
故選bc；
（3）在一定溫度下，若平衡常數(shù)K=$\frac{1}{3}$，設生成的c（WI₂）=xmol/L，則參加反應的c（I₂）=c（WI₂）=xmol/L，剩余的c（I₂）=$\frac{1mol}{2L}$-xmol/L，化學平衡常數(shù)K=$\frac{x}{0.5-x}$=$\frac{1}{3}$，x=$\frac{1}{8}$，則0-5min內的平均反應速率v（WI₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{1}{8}mol/L}{5min}$=0.025 mol•L^-1•min^-1；平衡時I₂（g）的轉化率=$\frac{參加反應的c（{I}_{2}）}{初始c（{I}_{2}）}×100%$=$\frac{\frac{1}{8}mol}{0.5mol}×100%$=25%；
反應前后氣體物質的量不變，加入碘單質物質的量為原來的2倍，I₂的物質的量濃度為原來的2倍，平衡常數(shù)隨溫度變化，濃度增大達到平衡的時間短，最后達到的平衡相同，故選c；
故答案為：0.025 mol•L^-1•min^-1；25%；c；
（4）由圖可知，在高溫條件下得到純的W晶體，即升高溫度平衡向逆反應方向移動，正反應為放熱反應，即△H＜0，通過題意溫度T₂端利于反應正向進行，為低溫，溫度T₁端利于反應向左進行，為高溫，所以T₁＞T₂；反應體系中I₂可循環(huán)使用，
故答案為：＞；I₂．

點評 本題考查化學平衡計算、化學平衡狀態(tài)判斷、化學平衡影響因素等知識點，側重考查學生分析計算能力，注意：只有反應前后改變的物理量才能作為化學平衡狀態(tài)判斷依據，反應前后不變的物理量不能作為判斷依據，題目難度不大．