Question

1．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=$\frac{[W{I}_{2}]}{[{I}_{2}]}$．
（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lmol I₂（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•min），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）为提高该反应的反应速率，同时使$\frac{c（{I}_{2}）}{c（W{I}_{2}）}$增大，可采取的措施为升高温度．
（5）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T₁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T₂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．

Answer 1

分析 （1）平衡常数指一定条件下，可逆反应达到平衡时，生成物浓度化学计量数次数幂之积与反应物浓度化学计量数次数幂之积的比值，注意固体、纯液体不需要写出；
（2）当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不再改变，由此衍生的一些物理量也不变，以此进行判断，注意选择的物理量随反应进行发生变化，该物理量由变化到不变化说明到达平衡；
（3）设反应的碘单质物质的量为x
              W（s）+I₂（g）?WI₂（g）
起始量（mol）         1        0
变化量（mol）        x         x
平衡量（mol）       1-x         x
K=$\frac{x}{1-x}$=$\frac{1}{3}$
x=0.25mol
则0-5min内的平均反应速率v（WI₂）=$\frac{△c}{△t}$，转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×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）为提高该反应的反应速率，同时使$\frac{c（{I}_{2}）}{c（W{I}_{2}）}$增大，说明平衡逆向进行，反应是放热反应，升温增大反应速率，平衡逆向进行；
（5）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）①可逆反应W（s）+I₂（g）?WI₂（g）的平衡常数k=$\frac{[W{I}_{2}]}{[{I}_{2}]}$，故答案为：$\frac{[W{I}_{2}]}{[{I}_{2}]}$；
（2）a．平衡时I₂与WI₂浓度关系与转化率有关，二者浓度不一定相等，故a错误；
b．随反应进行，W质量分数变化，若W的质量不再变化，说明到达平衡，故b正确；
c．随反应进行，混合气体的质量发生变化，恒容条件下密度也在不断变化，若容器内混合气体的密度保持不变，说明反应达到平衡，故c正确；
d．单位时间内，金属钨消耗的物质的量与碘化钨生成的物质的量相等，反应过程中压强始终不变，不能说明达到平衡，故d错误，
故答案为：bc；
（3）设反应的碘单质物质的量为x
              W（s）+I₂（g）?WI₂（g）
起始量（mol）         1        0
变化量（mol）        x         x
平衡量（mol）       1-x         x
K=$\frac{x}{1-x}$=$\frac{1}{3}$
x=0.25mol
则0-5min内的平均反应速率v（WI₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.25mol}{2L}}{5min}$=0.025mol/（L•min），
平衡时I₂（g）的转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{0.25mol}{1mol}$×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：0.025mol/（L•min）；25%；c；
（4）为提高该反应的反应速率，同时使$\frac{c（{I}_{2}）}{c（W{I}_{2}）}$增大，说明平衡逆向进行，反应是放热反应，升温增大反应速率，平衡逆向进行，故答案为：升高温度；
（5）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 本题考查化学平衡常数、化学平衡计算、弱电解质的电离平衡常数、溶液离子浓度大小比较，侧重考查学生对知识迁移运用能力，注意比较溶液中各种离子浓度相对大小时要结合电荷守恒和物料守恒等分析解答，难度中等．