Question

碘鎢燈具有使用壽命長、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點．一定溫度下，在碘鎢燈燈泡內(nèi)封存的少量碘與沉積在燈泡壁上的鎢可以發(fā)生如下的可逆反應：W（s）+I₂（g）?WI₂（g）
為模擬上述反應，在實驗室中準確稱取0.508g碘、0.736g金屬鎢放置于50.0mL密閉容器中，并加熱使其反應．下圖是混合氣體中的WI₂蒸氣的物質(zhì)的量隨時間變化關系的圖象[n（WI₂）～t]，其中曲線Ⅰ（0～t₂時間段）的反應溫度為450℃，曲線Ⅱ（從t₂時刻開始）的反應溫度為530℃
請回答下列問題：
（1）該反應的化學平衡常數(shù)表達式為：K=

 

（2）該反應是

 

（填“放熱”或“吸熱”）反應．
（3）反應從開始到t₁（t₁=3min）時間內(nèi)的平均速率v（I₂）=

 

．
（4）能夠說明上述反應已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的有

 

．
a．I₂與WI₂的濃度相等
b．單位時間內(nèi)，金屬鎢消耗的物質(zhì)的量與單質(zhì)碘生成的物質(zhì)的量相等
c．容器內(nèi)混合氣體的密度不再改變
d．容器內(nèi)氣體壓強不發(fā)生變化
（5）在另一個體積為50.0mL的容器里，在保持530℃溫度不變的情況下加入1.0160g碘、和2.000g金屬鎢，達到平衡時WI₂的物質(zhì)的量為

 

mol．
（6）假設燈絲溫度為660℃，燈泡壁溫度為350℃．請根據(jù)化學平衡移動原理分析在燈泡內(nèi)充入碘能夠延長鎢絲壽命的原因

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)的量或濃度隨時間的變化曲線,化學平衡的影響因素,化學平衡狀態(tài)的判斷

專題：

分析：（1）平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積，固體或純液體因濃度是一個定值，不出現(xiàn)在平衡常數(shù)公式中；
（2）根據(jù)溫度對化學平衡的影響并結(jié)合圖象分析；
（3）先根據(jù)圖象計算WI₂的反應速率，再根據(jù)同一反應、同一時間段內(nèi)各物質(zhì)的反應速率之比等于計量數(shù)之比計算v（I₂）；
（4）反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，平衡時各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化，可由此進行判斷；
（5）可逆反應W（s）+I₂（g）?WI₂（g）是氣體體積不變的反應，在保持530℃溫度不變的情況下加入1.0160g碘、和2.000g金屬鎢，達到平衡后和原平衡為等效平衡；
（6）根據(jù)可逆反應的性質(zhì)分析．

解答： 解：（1）反應W（s）+I₂（g）?WI₂（g）的平衡常數(shù)K=

c(WI2)

c(I2)

，故答案為：

c(WI2)

c(I2)

；
（2）升高溫度，化學平衡向吸熱方向移動；升高溫度時，WI₂的物質(zhì)的量減少，所以該反應向逆反應方向移動，即逆反應是吸熱反應，所以正反應是放熱反應，
故答案為：放熱；
（3）v（WI₂）=

△n V

△t

=

1.8×10-3mol 0.05L

3min

=1.20×10^-2　mol?L^-1?min^-1，同一反應、同一時間段內(nèi)各物質(zhì)的反應速率之比等于計量數(shù)之比，所以v（I₂）=1.20×10^-2mol?L^-1?min^-1；
故答案為：1.20×10^-2mol?L^-1?min^-1 ；
（4）a、達到平衡狀態(tài)時，各物質(zhì)的濃度不變，不一定相等，故錯誤；
b、單位時間內(nèi)，金屬鎢消耗的物質(zhì)的量與單質(zhì)碘生成的物質(zhì)的量相等，說明v逆=v正，故正確；
c、由于反應物中有氣體，只有在平衡狀態(tài)，密度不變，故正確；
d、因前后氣體分子數(shù)相等，則無論是否達到平衡狀態(tài)，壓強不變，故錯誤；
故答案為：bc；
（5）可逆反應W（s）+I₂（g）?WI₂（g）是氣體體積不變的反應，在保持530℃溫度不變的情況下加入1.0160g碘、和2.000g金屬鎢，達到平衡后和原平衡為等效平衡，由于加入的碘是原來的2倍，達到平衡后WI₂的物質(zhì)的量也為原來的2倍，即1.2×10^-3×2=2.40×10^-3　mol，故答案為：2.40×10^-3；
（6）W（s）+I₂（g）?WI₂（g），該反應是可逆反應，擴散到燈泡內(nèi)壁（低溫區(qū)）的鎢與I₂（g）發(fā)生反應生成WI₂（g），WI₂（g）擴散到燈絲（高溫區(qū)）重新分解出鎢沉積到燈絲表面，從而延長鎢絲使用壽命，
故答案為：擴散到燈泡內(nèi)壁（低溫區(qū)）的鎢與I₂（g）發(fā)生反應生成WI₂（g），WI₂（g）擴散到燈絲（高溫區(qū)）重新分解出鎢沉積到燈絲表面，從而延長鎢絲使用壽命．

點評：本題考查了化學反應速率的表示方法、化學平衡狀態(tài)的判斷等知識點，難度不大，易錯題是（4）C選項，注意化學平衡狀態(tài)的判斷中，體積一定時，反應前后混合氣體質(zhì)量改變的可根據(jù)密度判斷是否達到平衡狀態(tài)，反應前后混合氣體質(zhì)量不變的不能根據(jù)密度判斷是否達到平衡狀態(tài)．