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.

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