Question

1．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）該反應的平衡常數表達式K=$\frac{[W{I}_{2}]}{[{I}_{2}]}$．
（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K=$\frac{1}{3}$，向2L恒容密閉容器中加入lmol I₂（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•min），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，則下列數值是原來的2倍的是c（填代號）．
a．平衡常數   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
（4）為提高該反應的反應速率，同時使$\frac{c（{I}_{2}）}{c（W{I}_{2}）}$增大，可采取的措施為升高溫度．
（5）工業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T₁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T₂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使用的物質是I₂．

Answer 1

分析 （1）平衡常數指一定條件下，可逆反應達到平衡時，生成物濃度化學計量數次數冪之積與反應物濃度化學計量數次數冪之積的比值，注意固體、純液體不需要寫出；
（2）當反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，各物質的濃度不再改變，由此衍生的一些物理量也不變，以此進行判斷，注意選擇的物理量隨反應進行發生變化，該物理量由變化到不變化說明到達平衡；
（3）設反應的碘單質物質的量為x
              W（s）+I₂（g）?WI₂（g）
起始量（mol）         1        0
變化量（mol）        x         x
平衡量（mol）       1-x         x
K=$\frac{x}{1-x}$=$\frac{1}{3}$
x=0.25mol
則0-5min內的平均反應速率v（WI₂）=$\frac{△c}{△t}$，轉化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×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）為提高該反應的反應速率，同時使$\frac{c（{I}_{2}）}{c（W{I}_{2}）}$增大，說明平衡逆向進行，反應是放熱反應，升溫增大反應速率，平衡逆向進行；
（5）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可循環使用．

解答 解：（1）①可逆反應W（s）+I₂（g）?WI₂（g）的平衡常數k=$\frac{[W{I}_{2}]}{[{I}_{2}]}$，故答案為：$\frac{[W{I}_{2}]}{[{I}_{2}]}$；
（2）a．平衡時I₂與WI₂濃度關系與轉化率有關，二者濃度不一定相等，故a錯誤；
b．隨反應進行，W質量分數變化，若W的質量不再變化，說明到達平衡，故b正確；
c．隨反應進行，混合氣體的質量發生變化，恒容條件下密度也在不斷變化，若容器內混合氣體的密度保持不變，說明反應達到平衡，故c正確；
d．單位時間內，金屬鎢消耗的物質的量與碘化鎢生成的物質的量相等，反應過程中壓強始終不變，不能說明達到平衡，故d錯誤，
故答案為：bc；
（3）設反應的碘單質物質的量為x
              W（s）+I₂（g）?WI₂（g）
起始量（mol）         1        0
變化量（mol）        x         x
平衡量（mol）       1-x         x
K=$\frac{x}{1-x}$=$\frac{1}{3}$
x=0.25mol
則0-5min內的平均反應速率v（WI₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.25mol}{2L}}{5min}$=0.025mol/（L•min），
平衡時I₂（g）的轉化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{0.25mol}{1mol}$×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：0.025mol/（L•min）；25%；c；
（4）為提高該反應的反應速率，同時使$\frac{c（{I}_{2}）}{c（W{I}_{2}）}$增大，說明平衡逆向進行，反應是放熱反應，升溫增大反應速率，平衡逆向進行，故答案為：升高溫度；
（5）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可循環使用，
故答案為：＞；I₂．

點評 本題考查化學平衡常數、化學平衡計算、弱電解質的電離平衡常數、溶液離子濃度大小比較，側重考查學生對知識遷移運用能力，注意比較溶液中各種離子濃度相對大小時要結合電荷守恒和物料守恒等分析解答，難度中等．