Question

實驗室為模擬碘鎢燈中的反應 W（s）+I₂（g）?WI₂（g），準確稱取 0.508 g 碘、0.736 g 金屬鎢放置于 50.0 mL 密閉容器中，并加熱使其反應．如圖1是混合氣體中的 WI₂蒸氣的物質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）該反應是

 

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

 

（3）在 530℃時，該反應的平衡常數 K=

 

（4）能 夠 說 明 上 述 反 應 已經 達 到平 衡 狀 態 的有

 

A．I₂與 WI₂ 的濃度相等
B．v （I₂）=v （WI₂）
C．容器內混合氣體的密度不變
D．容器內混合氣體的平均摩爾質量不變
（5）若保持溫度為 450℃，向該容器中再加入少量碘，再次達平衡時，反應混合氣體中I₂的百分含量

 

（填“變大”、“變小”或“不變”）．
（6）如圖2為該反應在 450℃時的速率-時間圖，則 t₂ 時刻改變的外界條件可能是

 

，若 t₄ 時刻將容器降溫至 400℃（各物質狀態不變），t₅時達平衡并保持該條件至 t₆，請在圖中畫出 t₄到 t₆ 時間段內大致曲線圖，并在相應曲線上標上v₃（正）、v₃（逆）．

Answer 1

考點：物質的量或濃度隨時間的變化曲線,化學平衡的影響因素,化學平衡狀態的判斷,化學反應速率變化曲線及其應用

專題：化學平衡專題

分析：（1）根據溫度對化學平衡的影響并結合圖象分析；
（2）先根據圖象計算WI₂的反應速率，再根據同一反應、同一時間段內各物質的反應速率之比等于計量數之比計算v（I₂）；
（3）化學平衡常數等于生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比；
（4）反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，平衡時各種物質的物質的量、濃度等不再發生變化，可由此進行判斷；
（5）相當增大壓強，兩邊的計量數相等，平衡不移動；
（6）由圖可知，t₂時刻改變條件的瞬間，正反應速率增大，逆反應速率不變，應是增大反應物的濃度，反應是放熱反應，若 t₄ 時刻將容器降溫至 400℃（各物質狀態不變），反應速率減小，平衡正向進行，據此作圖；

解答： 解：（1）升高溫度，化學平衡向吸熱方向移動；升高溫度時，WI₂的物質的量減少，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；
（2）v（WI₂）=

△n V

△t

=1.20×10^-2　mol?L^-1?min^-1；同一反應、同一時間段內各物質的反應速率之比等于計量數之比，所以v（I₂）=1.20×10^-2mol?L^-1?min^-1；
故答案為：1.20×10^-2mol?L^-1?min^-1 ；
（3）反應開始時，碘的物質的量為n=

0.508g

254g/mol

=0.002mol，反應達平衡時生成WI₂，需要碘1.80×10^-3mol參加反應，剩余碘0.0002mol，所以平衡時，c（WI₂）=

1.8×10-3mol

0.05L

=3.6×10^-2mol/L，c（I₂）=

0.0002mol

0.05L

=0.004mol/L，K=

0.036mol/L

0.004mol/L

=9，
故答案為：9；
（4）反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，平衡時各種物質的物質的量、濃度等不再發生變化．
A、反應達平衡時，I₂與WI₂的濃度可能相等也可能不等，與反應初始濃度及轉化率有關，所以不能證明達到平衡狀態，故A錯誤；
B、反應速率之比等于化學方程式計量數之比，是正反應速率之比，所以不能說明反應達到平衡狀態，故B錯誤；
C、反應物W為固體，平衡時各種物質的物質的量，即質量也不變，容器的體積不變，所以密度不再變化，能說明反應大平衡狀態，故C正確；
D、反應前后氣體質量發生變化，氣體物質的量不變，容器內混合氣體的平均摩爾質量不變，說明反應達到平衡狀態，故D正確；
故答案為：CD；
（5）加入少量碘相當增大壓強，兩邊的計量數相等，平衡不移動，所以百分含量相等，故答案為：不變；
（6）由圖可知，t₂時刻改變條件的瞬間，正反應速率增大，逆反應速率不變，應是增大反應物的濃度，故為增大碘蒸氣的濃度；
若 t₄ 時刻將容器降溫至 400℃（各物質狀態不變），反應速率減小，平衡正向進行，據此作圖為：；
故答案為：；

點評：本題考查了化學反應速率的表示方法、化學平衡狀態的判斷等知識點，難度不大，易錯題是（4）C選項，注意化學平衡狀態的判斷中，圖象繪制和影響反應速率因素的分析判斷是解題關鍵，題目難度中等．