题目内容
11.利用“化学蒸气转移法”提纯金属钨的反应原理为:W(s)+I2(g)?WI2(g)△H<0(1)该反应的平衡常数表达式K=$\frac{c(W{I}_{2})}{c({I}_{2})}$.
(2)在恒温恒容条件下,能够说明上述反应一定达到平衡状态的是bc(填代号).
a.I2(g)与WI2(g)的浓度相等
b.W的质量不再变化
c.容器内混合气体的密度保持不变
d.容器内混合气体的压强保持不变
(3)在一定温度下,若平衡常数K=$\frac{1}{3}$,向2L恒容密闭容器中加入l molI2(g)和足量W(s),5min后反应达到平衡.则0-5min内的平均反应速率v(WI2)=0.025mol•L-1•min-1,平衡时I2(g)的转化率为25%.相同温度下,若开始加入I2(g)的物质的量是原来的2倍,则下列数值是原来的2倍的是c(填代号).
a.平衡常数 b.达到平衡的时间c.I2的物质的量浓度 d.平衡时WI2的体积分数
(4)工业上利用上述反应原理提纯金属钨的示意图如图:反应在石英真空管中进行,先在温度为T2的一端放入未提纯的W粉末和少量I2(g),一段时间后,在温度为T1的一端得到了纯净的晶体,则温度T1>T2(填“>”‘<”或“=”).上述反应体系中循环使用的物质是I2.
分析 (1)该反应中化学平衡常数K等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比,但该反应中反应物和生成物必须都是气体;
(2)可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变;
(3)在一定温度下,若平衡常数K=$\frac{1}{3}$,设生成的c(WI2)=xmol/L,则参加反应的c(I2)=c(WI2)=xmol/L,剩余的c(I2)=$\frac{1mol}{2L}$-xmol/L,化学平衡常数K=$\frac{x}{0.5-x}$=$\frac{1}{3}$,x=$\frac{1}{8}$,则0-5min内的平均反应速率v(WI2)=$\frac{△c}{△t}$;平衡时I2(g)的转化率=$\frac{参加反应的c({I}_{2})}{初始c({I}_{2})}×100%$;
反应前后气体物质的量不变,加入碘单质物质的量为原来的2倍,I2的物质的量浓度为原来的2倍,平衡常数随温度变化,浓度增大达到平衡的时间短,最后达到的平衡相同;
(4)由图可知,在高温条件下得到纯的W晶体,即升高温度平衡向逆反应方向移动;反应体系中I2可循环使用.
解答 解:(1)该反应中化学平衡常数K等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比,但该反应中反应物和生成物必须都是气体,所以该反应化学平衡常数K=$\frac{c(W{I}_{2})}{c({I}_{2})}$,
故答案为:$\frac{c(W{I}_{2})}{c({I}_{2})}$;
(2)a.I2(g)与WI2(g)的浓度相等时该反应不一定达到平衡状态,与反应初始浓度及转化率有关,所以不能判断平衡状态,故错误;
b.W的质量不再变化,正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故正确;
c.反应前后气体密度增大,当容器内混合气体的密度保持不变时该反应达到平衡状态,故正确;
d.反应前后气体物质的量不变,所以容器内混合气体的压强始终保持不变,不能据此判断平衡状态,故错误;
故选bc;
(3)在一定温度下,若平衡常数K=$\frac{1}{3}$,设生成的c(WI2)=xmol/L,则参加反应的c(I2)=c(WI2)=xmol/L,剩余的c(I2)=$\frac{1mol}{2L}$-xmol/L,化学平衡常数K=$\frac{x}{0.5-x}$=$\frac{1}{3}$,x=$\frac{1}{8}$,则0-5min内的平均反应速率v(WI2)=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{1}{8}mol/L}{5min}$=0.025 mol•L-1•min-1;平衡时I2(g)的转化率=$\frac{参加反应的c({I}_{2})}{初始c({I}_{2})}×100%$=$\frac{\frac{1}{8}mol}{0.5mol}×100%$=25%;
反应前后气体物质的量不变,加入碘单质物质的量为原来的2倍,I2的物质的量浓度为原来的2倍,平衡常数随温度变化,浓度增大达到平衡的时间短,最后达到的平衡相同,故选c;
故答案为:0.025 mol•L-1•min-1;25%;c;
(4)由图可知,在高温条件下得到纯的W晶体,即升高温度平衡向逆反应方向移动,正反应为放热反应,即△H<0,通过题意温度T2端利于反应正向进行,为低温,温度T1端利于反应向左进行,为高温,所以T1>T2;反应体系中I2可循环使用,
故答案为:>;I2.
点评 本题考查化学平衡计算、化学平衡状态判断、化学平衡影响因素等知识点,侧重考查学生分析计算能力,注意:只有反应前后改变的物理量才能作为化学平衡状态判断依据,反应前后不变的物理量不能作为判断依据,题目难度不大.
| 实验操作与现象 | 实验结论 | 判断理由 | |
| 步骤一 | 仔细观察坐标图 | 肯定无 CO32- | 肯定无该离子的理由碳酸根离子和镁离子之间会反应 |
| 步骤二 | 该溶液呈无色、透明、均一状态 | 肯定无 Fe3+ | 肯定无该离子的理由该离子为黄色 |
| 步骤三 | 加入足量BaCl2溶液,生成23.3g白色沉淀,再加稀硝酸,沉淀不消失 | 肯定有SO42-、H+;肯定无Ba2+ | 肯定有H+的理由电荷守恒 |
(2)原溶液中H+物质的量浓度为1.2mol/L.
(3)向溶液中加入NaHCO3溶液,反应的离子方程式为:H++HCO3-=H2O+CO2↑.
(4)若向 100mL 该溶液中加入 1mol/L 的 Ba(OH)2溶液,恰好沉淀完全时加入的Ba(OH)2溶液体积为0.1 L.
| 选项 | X | Y | |
| A | 温度 | 容器内混合气体的密度 | |
| B | A的物质的量 | B的转化率 | |
| C | 催化剂的质量 | C的体积分数 | |
| D | 加入Ar的物质的量 | 逆反应速率 |
| A. | A | B. | B | C. | C | D. | D |
| A. | 该实验不需要指示剂 | |
| B. | 用量筒量取上述硫酸的体积 | |
| C. | H2SO4的浓度为1.00 mol•L-1 | |
| D. | 参加反应的H+和OH-的物质的量相等 |