Question

1．利用“化學(xué)蒸氣轉(zhuǎn)移法”提純金屬鎢的反應(yīng)原理為：W（s）+I₂（g）?WI₂（g）△H＜0．
（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)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(yīng)一定達(dá)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(zhì)量不再變化
c．容器內(nèi)混合氣體的密度保持不變    d．容器內(nèi)混合氣體的壓強(qiáng)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lmol I₂（g）和足量W（s），5min后反應(yīng)達(dá)到平衡．則0-5min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（WI₂）=0.025mol/（L•min），平衡時(shí)I₂（g）的轉(zhuǎn)化率為25%．相同溫度下，若開始加入I₂（g）的物質(zhì)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(dá)到平衡的時(shí)間  c．I₂的物質(zhì)的量濃度   d．平衡時(shí)WI₂的體積分?jǐn)?shù)
（4）為提高該反應(yīng)的反應(yīng)速率，同時(shí)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(yè)上利用上述反應(yīng)原理提純金屬鎢的示意圖如圖：
反應(yīng)在石英真空管中進(jìn)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(shí)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(yīng)體系中循環(huán)使用的物質(zhì)是I₂．

Answer 1

分析 （1）平衡常數(shù)指一定條件下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，生成物濃度化學(xué)計(jì)量數(shù)次數(shù)冪之積與反應(yīng)物濃度化學(xué)計(jì)量數(shù)次數(shù)冪之積的比值，注意固體、純液體不需要寫出；
（2）當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不再改變，由此衍生的一些物理量也不變，以此進(jìn)行判斷，注意選擇的物理量隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化，該物理量由變化到不變化說明到達(dá)平衡；
（3）設(shè)反應(yīng)的碘單質(zhì)物質(zhì)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(nèi)的平均反應(yīng)速率v（WI₂）=$\frac{△c}{△t}$，轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%；
反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，加入碘單質(zhì)物質(zhì)的量為原來的2倍，I₂的物質(zhì)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(dá)到平衡的時(shí)間短，最后達(dá)到的平衡相同；
（4）為提高該反應(yīng)的反應(yīng)速率，同時(shí)使$\frac{c（{I}_{2}）}{c（W{I}_{2}）}$增大，說明平衡逆向進(jìn)行，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫增大反應(yīng)速率，平衡逆向進(jìn)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(yīng)方向移動；反應(yīng)體系中I₂可循環(huán)使用．

解答 解：（1）①可逆反應(yīng)W（s）+I₂（g）?WI₂（g）的平衡常數(shù)k=$\frac{[W{I}_{2}]}{[{I}_{2}]}$，故答案為：$\frac{[W{I}_{2}]}{[{I}_{2}]}$；
（2）a．平衡時(shí)I₂與WI₂濃度關(guān)系與轉(zhuǎn)化率有關(guān)，二者濃度不一定相等，故a錯(cuò)誤；
b．隨反應(yīng)進(jìn)行，W質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化，若W的質(zhì)量不再變化，說明到達(dá)平衡，故b正確；
c．隨反應(yīng)進(jìn)行，混合氣體的質(zhì)量發(fā)生變化，恒容條件下密度也在不斷變化，若容器內(nèi)混合氣體的密度保持不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故c正確；
d．單位時(shí)間內(nèi)，金屬鎢消耗的物質(zhì)的量與碘化鎢生成的物質(zhì)的量相等，反應(yīng)過程中壓強(qiáng)始終不變，不能說明達(dá)到平衡，故d錯(cuò)誤，
故答案為：bc；
（3）設(shè)反應(yīng)的碘單質(zhì)物質(zhì)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(nèi)的平均反應(yīng)速率v（WI₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.25mol}{2L}}{5min}$=0.025mol/（L•min），
平衡時(shí)I₂（g）的轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{0.25mol}{1mol}$×100%=25%；
反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，加入碘單質(zhì)物質(zhì)的量為原來的2倍，I₂的物質(zhì)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(dá)到平衡的時(shí)間短，最后達(dá)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(yīng)的反應(yīng)速率，同時(shí)使$\frac{c（{I}_{2}）}{c（W{I}_{2}）}$增大，說明平衡逆向進(jìn)行，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫增大反應(yīng)速率，平衡逆向進(jìn)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(yīng)方向移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0，通過題意溫度T₂端利于反應(yīng)正向進(jìn)行，為低溫，溫度T₁端利于反應(yīng)向左進(jìn)行，為高溫，所以T₁＞T₂；反應(yīng)體系中I₂可循環(huán)使用，
故答案為：＞；I₂．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡計(jì)算、弱電解質(zhì)的電離平衡常數(shù)、溶液離子濃度大小比較，側(cè)重考查學(xué)生對知識遷移運(yùn)用能力，注意比較溶液中各種離子濃度相對大小時(shí)要結(jié)合電荷守恒和物料守恒等分析解答，難度中等．